[发明专利]编码的孔径波束分析方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2011年12月28日、标题为“编码的孔径波束分析方法和设备”的美国临时专利申请序列号61/580,997的权益，其公开的内容通过引用结合于此。

本申请还是提交于2012年6月7日、标题为“编码的孔径波束分析方法和设备”的美国专利申请序列号13/490,607的部分继续申请，其公开也通过引用的方式并入。

本申请涉及提交于2012年12月21日、标题为“编码的孔径波束分析的方法和设备”的美国专利申请序列号13/725,621，并要求其权益，该申请通过引用并入于此。

技术领域

本技术减少了相控阵雷达形成宽视场内的散射物体的范围、径向速度和方位角的估计而所需的时间。

背景技术

现有技术的测向方法包括：

(i)传统电子支持测量通常使用非均匀间隔开的宽带天线(例如，螺旋)的小规模稀疏阵列(例如，16个单元)，每个天线配有单独的接收机来收集和解调进入的信号。通过分析接收的信号的相对幅度和相位，其到达角可被确定。由David Adamy著、Artech House出版的“EW101:A First Course in Electronic Warfare”描述了该方法。本技术的一个优点是，它仅需要单个接收机来获得到达角，提供系统成本的显著减少。

(ii)另一种测向方法是基于所谓的多信号分类(MUSIC)算法。这种方法需要比上述传统技术更稠密的天线阵列，各单元后具有接收机。处理由所有单元接收到的信号以确定到达角(参见“Multiple Emitter location and Parameter Estimation”(R.O.Schmidt,IEEE Trans.Ant.Prop.,卷AP-34，第3期，1986年3月)。本文所公开的技术提供了显著成本优势，这是因为只使用一个或两个接收机，而非需要单独的接收机与每个单元关联。

现有技术的编码的孔径波束成形技术包括：

(i)美国专利号5,940,029描述了通过发射和/或接收单元之间的依次切换获取雷达数据。这与合成孔径雷达(SAR)密切相关。此方法不同于本发明的技术，因为它需要RF开关的复矩阵(其实施起来很昂贵)；在接收应用中，其仅需要将一组N个单比特(single bit)调制器插入在天线单元和求和网络之间。

(ii)美国专利号7,224,314描述了一种反射阵列，每个天线单元含有开关装置，所述开关装置改变单元的反射阻抗。通过将开关装置设置为特定的值，在反射阵列在被源照射时，获得较好地聚焦的波束。改变开关装置允许引导反射波束。本技术不同之处在于：不同的调制器状态依次变化，每个调制器状态提供宽角度、低增益(即，未聚焦的)波束。例如，如果调制器是单比特(即2个状态)移相器(如0/180度移相器)，则所有N个模块(对于N单元阵列)都被改变为特定的一组状态，对于每次测量具有不同的一组状态。调制器状态被选择来提供宽角度、低增益波束以覆盖整个视场。然后，在收集数据之后，在信号处理中获得有效的高增益波束(即，聚焦的波束)。

(iii)美国专利号6,266,010描述了天线阵列，其被分为四个象限，由0/180度移相器调制每个象限的输出。通过设定各种状态的移相器，可以得到类似于由单脉冲阵列产生的图案的天线图案(antenna pattern)。其显然没有公开依次收集数据然后通过数据的数字处理获得方位角。本文所公开的技术在各天线单元(非每个象限)后使用调制器，这与现有技术不同，不会形成所需的物理波束但在收集数据之后合成地形成波束。