[发明专利]一种分布式宽带相控阵雷达阵列基线长度及带宽优化方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及分布式宽带相控阵雷达布阵与带宽选择，具体地说是一种分布式宽带相控阵雷达阵列基线长度及带宽优化方法，其可以通过优化基线长度及带宽，最大程度地降低宽带合成方向图的旁瓣，可用于分布式宽带相控阵雷达布阵及信号带宽选择。

背景技术

随着科技的发展，雷达在现代战争中起着越来越重要的作用，而宽带信号由于抗干扰能力强、分辨率高、携有的信息量大等优点在雷达中得到了广泛的应用。阵列的物理孔径是与阵列波达方向估计性能密切相关的重要参数，阵列的物理孔径越大，阵列的角分辨率和波达方向估计精度就越高。为了提高阵列的角分辨率和波达方向估计精度，就需要扩展阵列的物理孔径，最普遍的方法就是增加阵列的阵元数。然而，增加阵列的阵元数必然伴随着阵列机动性的降低和硬件成本提高。另一方面随着雷达规模的增加，其生存能力迅速降低，即所谓易损性，作为武器系统其生存能力是十分重要的，如今精确制导武器已普遍使用，一个固定目标的大雷达极易受到攻击，因此作为武器系统必须是可以机动的。

为了在不增加系统软硬件成本的基础上提高阵列波达方向估计性能，很多学者提出了稀疏布阵，采用稀疏布阵的方式可以有效地解决以上问题，在保持阵列原有孔径的基础上，稀疏布阵可以提高阵列的机动性和分辨力，降低硬件成本，分布式阵列便是一种特殊的稀疏布阵方式。美国的下一代弹道导弹防御雷达技术标准中也提出了分布式相参合成阵列的弹道导弹防御雷达系统，分布式阵列的大孔径提高了测角精度与分辨率，增强了雷达的威力，也提高了雷达系统的机动性。

阵列的布阵方式优化是雷达设计中的一个重要方面，各种类型的优化方法在近年来得到了大量学者的广泛研究。如Michael Rübsamen在IEEE Trans.On SP上发表的文章《Sparse Array Design for Azimuthal Direction-of-Arrival Estimation》便是一种较好的优化布阵方法，陈根华等人2012年在《电子信息学报》上也提出了分布式阵列及其布阵优化方式。但是这些优化方法都是针对窄带信号，宽带信号由于其带宽大，频点多，增加了阵列优化的难度，如谢锘在其博士论文《宽带相干源测向算法研究及实现》中也说明了这些问题，这些困难间接地阻碍了宽带雷达的应用。

将分布式阵列结合宽带信号得到分布式宽带相控阵雷达，其具有宽带信号和分布式阵列的共同优点，但是，由于宽带信号与窄带信号不同，其频点较多，不同的布阵方式，在不同频点的效果不一致，这间接地增加了布阵的难度。现有的优化布阵方式，已不能适用于分布式宽带相控阵雷达，随着雷达系统的发展，亟需一种新的适用于分布式宽带相控阵雷达的布阵优化方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述方法的不足，提供一种分布式宽带相控阵雷达阵列基线长度及带宽优化方法，其从宽带信号的特点出发，通过合理的设计优化函数，得到分布式宽带相控阵雷达的优化布阵方式。

为达到上述目的，本发明的采用以下技术方案予以实现。

一种分布式宽带相控阵雷达阵列基线长度及带宽优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：确定分布式宽带相控阵雷达包括两个相同子阵，子阵按照均匀线阵排列，子阵内阵元间距为d，两个子阵的阵元总数为2N，中心频率为f₀，中心频率对应的波长为λ=c/f₀，c为光速，d=λ/2，两个子阵间的距离为基线长度D,且D≥d，信号带宽为B，信号带宽B分为K个等间距的频点，第{k|k=1,2,3,...,K}个频点的频率为

f_k=(f₀-B/2)+B×(k-1)/K

其相应的导向矢量为