[发明专利]一种基于阵元馈电波形控制的波控阵超宽带雷达天线阵列

摘要

本发明公开了一种基于阵元馈电波形控制的波控阵超宽带雷达天线阵列，属于超宽带雷达技术领域。在自由空间中，波束扫描通过数字采样延迟实现波束扫描；在复杂的电磁散射环境中，则通过改变各阵元的激励波形实现波束扫描或聚焦。各阵元的激励波形由A/D采样进行获取信源波形后，在数字域内经过变换处理后由D/A进行产生。本发明波控阵雷达无需射频移相器进行波束扫描，而是通过控制阵元的激励波形及其波形采样延迟，在时域或超宽频段范围内产生聚焦波束以及实现聚焦波束扫描。本发明天线属于超宽带雷达阵列，工作频率范围可覆盖接近DC到A/D与D/A数采信号的最高频率。

主权项

一种基于阵元馈电波形控制的波控阵超宽带雷达天线阵列，其设计方法包括以下步骤：步骤一：已知波控阵超宽带雷达天线是M×N的天线阵列，建立直角坐标系，目标方向与坐标系原点的连线与正z轴夹角为φ，目标方向与坐标系原点的连线在xy面上的投影与正x轴夹角为θ，则记该目标方向为(θ，φ)；设计相应M×N个发射信号波形，xi(θ，φ，t)代表第i个单元天线对目标方向(θ，φ)的发射信号，则雷达天线阵列的总发射信号为x(θ，φ，t)＝[x1(θ，φ，t)，x2(θ，φ，t)，…，xi(θ，φ，t)，…，xM×N(θ，φ，t)]；在时域中，由总发射信号x(θ，φ，t)得到雷达天线阵列激发的辐射电场F(θ，φ，t)的表达式：F(θ,φ,t)=Σi=1M×Nhi(t)*xi(θ,φ,t)---(1)]]>其中hi(t)表示第i个天线单元与目标方向之间的信道冲激响应，定义h(t)＝[h1(t)，h2(t)，…，hi(t)，…，hM×N(t)]为天线阵列与期望转角之间总信道冲激响应，则式(1)可写为F(θ，φ，t)＝h(t)*xT(θ，φ，t)  (2)因此，设计总发射信号x(θ，φ，t)的波形，使得F(θ，φ，t)在对应的期望转角(θ，φ)方向上达到最大值；步骤二：采用同步时钟分配器实现多个数字波形激励信号源间的高度同步；步骤三：通过采样延时控制单元或改变波控阵雷达天线阵列的发射信号波形，控制雷达天线阵列的发射信号在空间位置上形成不同的波束扫描指向。