[发明专利]一种最大信噪比输出相控阵天线加权方法

说明书

技术领域

本发明涉及到相控阵天线领域，具体涉及到一种相控阵天线的加权方法。

背景技术

相控阵天线通过对接收信号进行相位加权，使得天线主瓣指向期望信号方向，从而提高了天线G/T值，它可以用于雷达、声纳、通信系统中。传统相控阵天线假设各个阵元接收信号具有相同的信噪比（Signal to Noise Ratio,SNR），权矢量仅仅对信号的相位进行校正。但由于实际每个阵元对应的通道传输特性不一致，导致仅仅是相位加权的传统相控阵天线输出信号无法达到最大SNR。虽然通过各种误差校正方法可以克服通道一致性误差，但是，一方面，校正方法本身设计和实现非常复杂，另一方面，随着相控阵天线使用时间的增加，通道特性会发生变化，导致早期的校正权值失效。总之，相控阵天线通道的不一致性和校正方法的失效，会导致各个阵元接收信号具有不同的SNR输入，此时按照传统的相控阵天线进行相位加权，无法得到最大SNR输出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：由于通道不一致性误差，各个阵元间接收信号的SNR并不相同，仅仅对接收信号进行传统相控阵天线的相位校正加权，导致阵列输出无法达到最大SNR。

解决上述问题的方法是一种最大信噪比输出相控阵天线加权方法，其实现步骤是：

第一步，相控阵天线接收到的射频信号为x(t)=[x₁(t)…x_N(t)]^T，N为天线阵元数，符号“T”表示求转置，x_i(t)表示第i个阵元接收的射频信号，i=1,...,N；通过正交下变频把x(t)转换到中频，并进行模数变换，得到数字中频复信号y(k)=[y₁(k)…y_N(k)]^T，y(k)表示第k个快拍，K是快拍数，k=1,...,K；

第二步，在已知期望信号角度情况下，根据相控阵天线基本原理，计算第一次加权采用的权矢量w=[w₁...w_N]^T，w_i表示第i个通道对应权值，i=1,...,N；

第三步，利用权矢量w分别对每个通道的中频复信号y_i(k)进行加权，得到第一次加权后的输出信号h(k)=[h₁(k)…h_N(k)]^T，其中表示第i个通道第一次加权后的输出信号，符号“*”表示求共轭，i=1,...,N；

第四步，利用谱估计法，分别估计信号h_i(k)中期望信号功率和噪声功率对第i个通道，i=1,...,N，其估计步骤为：

1）计算长度为K的信号序列h_i(k)的离散傅里叶变换H_i(k)，即信号频谱H_i(k)，并计算其模的平方值|H_i(k)|²，从而求得接收信号总功率

2）将长度为K的频谱H_i(k)按序号平均分为M段，M为正整数，每段的序列长度按照式计算第j段的功率，j=1,...,M；

3）对于M段的各个功率E_ij，取功率最小值符号min{}表示取集合元素最小值，并认为其只包含了噪声分量，从而计算得到总的噪声功率Pin=MEimin;]]>

4）由接收信号总功率P_i与噪声功率可以求得期望信号功率

第五步，根据估计出的第i个通道信号功率和噪声功率计算相控阵天线第二次加权采用的权矢量a=[a₁...a_N]^T，其中i=1,...,N；