[发明专利]一种三维成像雷达二维稀疏阵列的低栅瓣配置方法

说明书

本发明提出的三维成像雷达二维稀疏阵列的低栅瓣配置方法，其具有多个旋臂，能够抑制稀疏阵列引起的强栅瓣，提高成像雷达对虚假目标的抑制性能。该方法包括：根据给定的阵元总数确定每个旋臂所包含的阵元数以及总旋臂数N_arm；然后根据Fibonacci阵列设计一支旋臂，阵元位置用极坐标(r,θ)表示，其中半径r是阵元序号的平方根的线性函数，阵元的角度θ随阵元序号线性增加；最后将此旋臂绕阵列中心旋转2πk/N_arm(k＝1,...,N_arm‑1)得到最终的阵列。本发明设计了具有旋转对称结构的多旋臂阵列，这种阵列在任意方向上投影重合的阵元数量都较少，能够很好地解决常规二维阵列配置方法的阵元遮蔽问题，从而得到栅瓣水平更低的方向图，有利于对目标的探测，抑制虚假目标。

技术领域

本发明属于三维成像雷达领域，具体涉及一种可用于二维稀疏阵列配置的方法。

背景技术

为保证一定的方位向分辨率，雷达阵列必具备足够大的尺寸；另一方面，为节省三维成像雷达的成本和加速信号处理，雷达采用较少数量的天线。这样雷达阵列是稀疏的，天线间距大于半个波长，栅瓣将会出现，产生虚假目标，严重影响雷达性能。因此，抑制栅瓣成为稀疏阵列雷达需要迫切解决的问题。

栅瓣由各个天线发射的信号相干叠加形成，因此可以通过阵列配置，设计合适的阵元位置及阵元间距，破坏信号的相干性，达到抑制栅瓣的目的。常用的二维阵列配置方法有矩形阵列和Fibonacci阵列。

一、矩形阵列。

由于矩形阵列结构简单，容易实现，经常用于配置二维阵列。如文献：X.Zhuge andA.Yarovoy,Near-field ultra-wideband imaging with two-dimensional sparse MIMOarray.Proc.The Fourth European Conference on Antennas and Propagation,2010。

然而矩形阵列朝主轴及对角线方向上投影时，重合的天线过多，天线遮蔽效应严重，所得的一维阵列的阵元数较少，不能有效利用天线而产生较强的栅瓣。

二、Fibonacci阵列。

Fibonacci阵列由于阵元角度永不重复，相较于矩形阵列而言并不具备周期性，能够较好地抑制阵元遮蔽效应，具有更低的栅瓣水平。如文献：D.W.Boeringer,Phased arrayincluding a logarithmic spiral lattice of uniformly spaced radiating andreceiver elements.U.S.Patent:6433754,2001。

然而天线不是很多时，阵列并不充分满足Fibonacci阵列的统计特性，在某些方向上可能依旧有较为严重的阵元遮蔽效应，栅瓣水平较高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术缺陷，本发明的技术方案为：提供一种低栅瓣三维成像雷达二维稀疏阵列配置方法，包括多个旋臂，每个旋臂包含多个天线，所述配置方法具体包括以下步骤：

(1)首先根据已有的天线数量计算每个旋臂的天线数N_EL以及旋臂的数量N_arm；

(2)其次根据Fibonacci阵列设计一支旋臂，令第一个天线位于阵列中央，作为所有旋臂的公共阵元(根据实际情况，阵列中央可以不放置天线，不设置公共阵元)，其它天线根据Fibonacci阵设计；

(3)最后将上述根据Fibonacci阵列设计一支旋臂绕阵列中央旋转2πk/N_arm(k＝1,…,N_arm-1)得到最终的阵列，实现较低的栅瓣水平。