[发明专利]基于子阵级数字加权的静态方向图旁瓣抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用子阵级数字加权来抑制静态方向图旁瓣的方法。

背景技术

阵列天线由多个按一定规则排列的天线构成。相控阵是一种十分重要的阵列天线形式，在通信、智能天线、无线电测向、地震勘探等领域具有重要应用。它通过移相器控制方向图的波束指向，与传统的机械扫描方法相比具有很大优势。它无需对天线进行机械旋转，大大提高了波束扫描速度，具有快速发现目标的优势；即使在多目标环境下，也可通过改变移相器快速跟踪多个目标。相控阵可利用阵元之间的相位差进行测向，通过增加阵列孔径可有效减小波束宽度(孔径越大，波束越窄)，从而大大提高测向精度。

在相控阵的每个阵元后接一个数字接收通道(包括混频、放大、滤波及A/D等)后，可得到数字阵列的相控阵。数字阵列的相控阵可采用阵列信号处理技术，使得许多先进的阵列信号处理方法得以应用，具有传统相控阵不可比拟的优越性，大大提高了系统的信息检测与处理性能。

很多相控阵系统的阵元数很多，常常达到数百至数千，此时若仍采用与阵元数同等数量的接收通道，在造价和运算能力上都将无法承受。为此，大型相控阵常采用子阵结构，将若干相邻阵元组合为一个子阵，在每个子阵后接一个接收通道并进行数字化，从而可大大降低阵列成本并减小信号处理的维数。

然而，采用子阵结构后，无法得到每个阵元的数字化输出，只能得到每个子阵的数字化输出，因而目前已有的阵元级阵列处理方法不再适用，必须采用子阵级阵列处理方法。子阵级阵列处理方法与常规的阵元级阵列处理方法有显著不同，存在许多子阵级处理所要解决的特殊问题。

相控阵的旁瓣性能是系统最重要的性能指标之一，决定了其抗干扰及杂波抑制等性能。目前，在子阵级相控阵中，为抑制静态方向图的旁瓣，国内外所采用的方法是在阵元级采用模拟加权(如Taylor加权)实现。但是，这种方法存在的问题是由于阵列中可能包含数千个阵元，因而其成本很高，并大大增加了阵列结构的复杂性。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的用模拟加权抑制静态方向图旁瓣的方法所存在的成本高、阵列结构复杂的问题，提供了一种基于子阵级数字加权的静态方向图旁瓣抑制方法。

本发明所述的基于子阵级数字加权的静态方向图旁瓣抑制方法，具体过程如下：

步骤一、计算平面相控阵的阵元级Taylor加权向量w_Tay；

步骤二、求得使目标函数H(w_sub)取得最小值的用于抑制静态方向图旁瓣的子阵级数字加权向量w_sub，所述目标函数H(w_sub)为子阵级数字加权向量w_sub所等效的阵元级加权向量与步骤一所述的阵元级Taylor加权向量w_Tay在最小均方意义下的逼近程度；

步骤三、利用步骤二中所述的子阵级数字加权向量w_sub对子阵级输入的信号向量x_sub(t)进行加权，获得子阵级输出信号向量y_sub(t)，并且利用步骤二所述的子阵级数字加权向量w_sub获得子阵级阵列方向性函数其中θ表示仰角，表示方位角。

本发明的优点：

本发明的方法与目前已有的阵元级模拟加权抑制静态方向图旁瓣的方法不同，用子阵级数字加权取代模拟加权来抑制方向图的旁瓣，具有重大应用价值，对降低阵列成本与复杂度具有重要意义。

研究表明，对于具有30×30个全向阵元、划分为12×15个非重叠子阵的矩形相控阵，当用子阵级数字加权逼近-30dB Taylor加权时，本发明得到的旁瓣电平为-26.18dB；具有良好的旁瓣抑制效果。

附图说明

图1是本发明方法流程图；

图2是基于子阵级数字加权的静态方向图旁瓣抑制系统的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式基于子阵级数字加权的静态方向图旁瓣抑制方法，具体过程如下：

步骤一、计算平面相控阵的阵元级Taylor加权向量w_Tay；

步骤二、求得使目标函数H(w_sub)取得最小值的用于抑制静态方向图旁瓣的子阵级数字加权向量w_sub，所述目标函数H(w_sub)为子阵级数字加权向量w_sub所等效的阵元级加权向量与步骤一所述的阵元级Taylor加权向量w_Tay在最小均方意义下的逼近程度；