[发明专利]基于阵列滑窗的保形数字波束形成系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种对阵列天线输出信号进行复加权运算，形成所需的波束信号的数字波束形成系统，尤其是基于阵列滑窗的保形数字波束形成DBF系统。

背景技术

波束形成技术是阵列信号处理的一个重要分支，波束形成(BeamForming)这个术语来源于早期的相控阵雷达，被设计用于形成方向性波束，以便在接收某一特定方向发出的信号的同时，衰减其它方向到来的信号。随着数字信号处理技术的发展，在卫星测控、通信等领域，数字波束形成技术的应用越来越广泛，目前多采用固定阵元或者子阵切换的方式形成波束，在波束扫描时存在波束主瓣展宽，副瓣升高等问题。

发明内容

本发明的目的是针对当前波束形成技术存在的波束扫描时主瓣展宽、副瓣升高等问题，提供一种在扫描范围内波束不变形、增益稳定，利用滑动活动阵列形成波束，解决波束扫描时的主瓣展宽、副瓣升高问题的阵列滑窗保形数字波束形成DBF系统。

本发明解决现有技术问题所采用的方案是：一种基于阵列滑窗的保形数字波束形成系统，包括接收阵列天线信号的信号缓冲池、活动阵列重构模块、加权矢量计算模块和波束形成模块，其特征在于，活动阵列重构模块根据天线波束指向形成活动阵列，活动阵列信号通过波束形成模块输入到加权矢量计算模块，加权矢量计算模块根据输入的波束指向计算得到活动阵列的加权矢量并输出到波束形成模块，波束形成模块对活动阵列信号进行加权形成波束，波束形成时，活动阵列的中心阵面的切向垂直于目标方向，波束指向随着目标移动始终保持指向目标，活动阵列的阵元也随之发射改变，构成活动阵列的天线阵元阵面随着目标的移动而在天线的阵面上滑动，在滑动过程中，保持活动阵列中心阵元的法线与波束指向一致。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明采用阵列天线信号全部输出到信号缓冲池，通过活动阵列重构模块根据波束指向形成活动阵列，然后将活动阵列的信号传输到波束形成模块，加权矢量计算模块根据输入的波束指向计算得到活动阵列的加权矢量并输出到波束形成模块，波束形成模块对活动阵列信号进行加权形成波束阵列滑窗技术，在波束形成时，随着波束指向的变化，动态改变参与波束形成的阵元，阵列中心始终指向目标方向，避免了固定阵列波束扫描时的波束主瓣展宽，使得波束扫描时增益保持一致，副瓣不升高。

本发明利用阵列滑窗的活动阵列重构，在波束扫描时，由于活动阵列随着波束指向动态改变，主瓣不会展宽，副瓣不升高，使得增益稳定，可以满足天线阵系统在波束扫描时对波束保形的需求。

本发明采用的波束形成技术可以应用在球面阵、柱面共形阵等天线系统中。

附图说明

图1是本发明基于阵列滑窗的保形数字波束形成系统的实施例原理框图。

图2表示本发明用于球面阵天线的外观形状示意图。

具体实施方式

为了进一步说明而不是限制本发明的上述实现方式，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本发明的保护范围。

在图1描述的一个最佳实施例中,基于阵列滑窗的保形数字波束形成系统，包括接收阵列天线信号的信号缓冲池、活动阵列重构模块、加权矢量计算模块和波束形成模块。该基于阵列滑窗的保形DBF系统由信号缓冲池、活动阵列重构模块、加权矢量计算模块和波束形成模块构成的环路组成，其中，活动阵列重构模块根据天线波束指向形成活动阵列，活动阵列信号通过波束形成模块输入到加权矢量计算模块，加权矢量计算模块根据输入的波束指向计算得到活动阵列的加权矢量并输出到波束形成模块，波束形成模块对活动阵列信号进行加权形成波束，波束形成时，活动阵列的中心阵面的切向垂直于目标方向。波束指向随着目标移动始终保持指向目标，构成活动阵列的阵元也随之发射改变，从几何的角度看，构成活动阵列的天线阵元阵面随着目标的移动而在天线的阵面上滑动，活动阵列的阵面随着目标的移动而在共形天线的阵面上滑动，在滑动过程中，保持活动阵列中心阵元的法线与波束指向一致。