[发明专利]基于雷达折面阵规则数字子阵的和/差波束的形成方法

摘要

本发明属于雷达技术领域，涉及一种基于雷达折面阵规则数字子阵的和/差波束的形成方法，用于数字子阵和差波束权计算，其步骤为：步骤1，架设雷达阵列天线；步骤2，得到俯仰维阵列的阵元权值；步骤3，对俯仰维阵列的阵元权值进行归一并量化；步骤4，采用泰勒加权获得方位维阵列的阵元权值；步骤5，对方位维阵列的阵元权值进行归一并量化；步骤6，形成和波束；步骤7，求解俯仰维阵列的子阵级权值；步骤8，形成俯仰维差波束；步骤9，求解方位维阵列的子阵级的加权权值；步骤10，形成方位维差波束；本发明实现对方向图旁瓣的抑制，并降低信噪比损失。

主权项

一种基于雷达折面阵规则数字子阵的和/差波束的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，架设雷达阵列天线，设定雷达阵列天线为一个由N_p×N_q个阵元组成的折面阵；再把折面阵划分为M_p×M_q个规则数字子阵，每个规则数字子阵由L_p×L_q个阵元组成，相邻阵元之间的间距为d，N_p为折面阵的俯仰维阵列的阵元数，N_q为折面阵的方位维阵列的阵元数，M_p为折面阵的俯仰维阵列的规则数字子阵数目，M_q为折面阵的方位维阵列的规则数字子阵数目，L_p为规则数字子阵的俯仰维阵列的阵元数，L_q为规则数字子阵的方位维阵列的阵元数，N_p＝M_p×L_p，N_q＝M_q×L_q；设定折面阵位于xoz平面上，向y轴负方向弯折，x轴表示折面阵的方位维阵列，z轴表示折面阵的俯仰维阵列，折面阵的俯仰维阵列向y轴负方向弯折，A表示折面阵的弯折角度；折面阵接收原始回波信号，利用移相器对原始回波信号进行移相，得到移相之后的信号；步骤2，求取折面阵的俯仰维阵列的阵元坐标的表达式；根据俯仰维阵列的阵元坐标的表达式得到主波束方向的导向矢量和波束副瓣方向的导向矢量；通过主波束方向的导向矢量和波束副瓣方向的导向矢量得到折面阵的俯仰维阵列的N_p个阵元权值组成的向量w₁，其中，N_p为折面阵的俯仰维阵列的阵元数；步骤3，从折面阵的俯仰维阵列的N_p个阵元权值组成的向量w₁中取每个规则数字子阵的俯仰维阵列的L_p个阵元权值；确定每个规则数字子阵的俯仰维阵列的L_p个阵元权值组成的向量w_1is中的最大值max(w_1is)，再利用最大值max(w_1is)对L_p个阵元权值进行归一化，得到归一化后的每个规则数字子阵的俯仰维阵列的L_p个阵元权值组成的向量为w_1is^(norm)；设定衰减器精度为0.5dB，根据衰减器的精度对归一化后的每个规则数字子阵的俯仰维阵列的L_p个阵元权值组成的向量w_1is^(norm)进行数字量化，得到量化后每个规则数字子阵的俯仰维阵列的L_p个阵元权值组成的向量W_1is；由量化后每个规则数字子阵的俯仰维阵列的L_p个阵元权值组成的向量W_1is得到量化后的折面阵的俯仰维阵列的N_p个阵元权值组成的向量W1；步骤4，对于折面阵的方位维阵列的N_q个阵元，采用泰勒taylor加权获得折面阵的方位维阵列的N_q个阵元权值组成的向量w₂，其中其中，N_q为折面阵的方位维阵列的阵元数；步骤5，从折面阵的方位维阵列的N_q个阵元权值组成的向量w₂中取每个规则数字子阵的方位维阵列的L_q个阵元权值组成的向量w_2jk；确定每个规则数字子阵的方位维阵列的L_q个阵元权值组成的向量w_2jk中的最大值max(w_2jk)，再利用最大值max(w_2jk)对L_q个阵元权值进行归一化，得到归一化后的每个规则数字子阵的方位维阵列的L_q个阵元权值组成的向量为w_2jk^(norm)；设定衰减器精度为0.5dB，根据衰减器的精度对归一化后的每个规则数字子阵的方位维阵列的L_q个阵元权值组成的向量为w_2jk^(norm)进行数字量化，得到量化后每个规则数字子阵的方位维阵列的L_q个阵元权值组成的向量W_2jk；根据量化后每个规则数字子阵的方位维阵列的L_q个阵元权值组成的向量W_2jk得到量化后的折面阵的方位维阵列的N_q个阵元权值组成的向量W2；步骤6，量化后的折面阵的俯仰维阵列的N_p个阵元权值组成的向量W1与量化后的折面阵的方位维阵列的N_q个阵元权值组成的向量W2克罗内可积得到折面阵的和波束权值W_sum，利用折面阵的和波束权值W_sum对移相之后的信号进行幅度加权求和得到折面阵的和波束；步骤7，构建折面阵的俯仰维阵列的子阵形成矩阵T_p；根据量化后的折面阵的俯仰维阵列的N_p个阵元权值组成的向量W1来构建第一辅助矩阵T₁，子阵形成矩阵T_p和第一辅助矩阵T₁构建折面阵的俯仰维阵列的子阵转换矩阵T_ver；利用折面阵的俯仰维阵列的子阵转换矩阵T_ver求解折面阵的俯仰维阵列的子阵级的加权权值W_dif⁽¹⁾(opt)；步骤8，将每个规则数字子阵的方位维阵列的L_q个阵元权值中的最大值max(w_2jk)确定为折面阵的方位维阵列的子阵级加权权值W_sub⁽²⁾，即W_sub⁽²⁾＝max(w_2jk)；折面阵的方位维阵列的子阵级加权权值W_sub⁽²⁾与折面阵的俯仰维阵列的子阵级加权权值W_dif⁽¹⁾(opt)通过克罗内可积得到折面阵的俯仰维差波束的子阵级加权权值W_ver，$W_{\mathrm{ver}}={W_{\mathrm{dif}}}^{\left(1\right)}\left(\mathrm{opt}\right)\⊗{W_{\mathrm{sub}}}^{\left(2\right)};$对移相之后的信号进行子阵级加权求和，得到子阵级信号；折面阵的俯仰维差波束的子阵级加权权值W_ver对子阵级信号进行幅度加权求和，得到折面阵的俯仰维差波束；步骤9，构建折面阵的方位维阵列的子阵形成矩阵T_q；根据量化后的折面阵的方位维阵列的N_q个阵元权值组成的向量W2来构建第二辅助矩阵T₂，子阵形成矩阵T_q和第二辅助矩阵T₂构建折面阵的方位维阵列的子阵转换矩阵T_pos；利用折面阵的方位维阵列的子阵转换矩阵T_pos求解折面阵的方位维阵列的子阵级的加权权值W_dif⁽²⁾(opt)；步骤10，将每个规则数字子阵的俯仰维阵列的L_p个阵元权值中的最大值max(w_1is)确定为折面阵的俯仰维阵列的子阵级加权权值W_sub⁽¹⁾，即W_sub⁽¹⁾＝max(w_1is)；折面阵的俯仰维阵列的子阵级加权权值W_sub⁽¹⁾与折面阵的方位维阵列的子阵级加权权值W_dif⁽²⁾(opt)通过克罗内可积得到折面阵的方位维差波束的子阵级加权权值W_pos；$W_{\mathrm{pos}}={W_{\mathrm{dif}}}^{\left(2\right)}\left(\mathrm{opt}\right)\⊗{W_{\mathrm{sub}}}^{\left(1\right)};$对移相之后的信号进行子阵级加权求和，得到子阵级信号；折面阵的方位维差波束的子阵级加权权值W_pos对子阵级信号进行幅度加权求和，得到折面阵的方位维差波束。