[发明专利]基于单边带时间调制频控阵的时不变单目标聚焦方法

说明书

本发明提供一种基于单边带时间调制频控阵的时不变单目标聚焦方法，该方法采用同相/正交调制器加在每个阵元上实现单边带时间调制，同时控制各阵元相位，具体为：利用阵元的空间分布及I/Q调制器自身特点得到发射信号信息，在人工蜂群算法（ABC）的基础上，得到能量聚焦在期望目标处时的各阵元的时变频率偏量，最后得到每个I/Q调制器的时间调制序列信息。本发明相对于传统频控阵列省略了移相器的使用，采用时间序列控制阵元相位使控制更灵活，并在波束扫描时保证了副瓣的稳定。

技术领域

本发明属于单目标聚焦技术，特别是一种基于单边带时间调制频控阵的时不变单目标聚焦方法。

背景技术

频控阵由于每个阵元上微小的频率偏移使其具有了距离依赖性，这种距离依赖性使得频控阵将具有很多独特的应用优势和广阔发展前景。频控阵产生的方向图在距离、角度和时间上具有周期性，在距离和角度上的周期性可以通过非线性的频率偏移来解决，而时间上的周期性依然存在，使得在空间期望目标处聚焦的波束能量变低。因此，实现频控阵的时不变波束聚焦是应用中要解决的首要问题。针对波束的时变特性，相继提出了采用时变频偏和优化频偏来补偿随时间波束指向变化的问题。

文献1(A-M.Yao,W.Wu,and D.-G.Fang,“Frequency diverse array antennausing time-modulated optimized frequency offset to obtain time-invariantspatial fine focusing beampattern,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.64,no.10,pp.4434-4446,Oct.2016.)采用TMOFO方法通过优化得到时变频偏和移相器的相位信息实现单目标的时不变聚焦。

文献2(A-M.Yao,W.Wu,and D.-G.Fang,“Solutions of Time-Invariant SpatialFocusing for Multi-Targets Using Time Modulated Frequency Diverse AntennaArrays,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.65,no.2,pp.552-566,Feb.2017.)采用时间调制方法优化得到时变频偏和移相器的相位信息实现偶数目标联动的时不变聚焦。

由上可知，现有技术的时不变单目标聚焦都需用到大量的移相器，成本高，灵活性较差。

发明内容

本发明提出了一种基于单边带时间调制频控阵的时不变单目标聚焦方法。

实现本发明的技术解决方案为：基于单边带时间调制频控阵的时不变单目标聚焦方法，包括以下步骤：

步骤1、设置一个N元时间调制频控阵列，其中N为正整数，时间调制频控阵列中的每个阵元分别与一个同相/正交调制器连接；

步骤2、对步骤1构建的N元时间调制频控阵列进行分析，得到在期望目标处的发射信号；

步骤3、对步骤2中发射信号中的同相通道的时间调制序列以及正交通道的时间调制序列分别进行傅里叶展开，从展开后的发射信号中得到所需的阵因子；

步骤4、建立单边带时不变单目标聚焦优化的代价函数；

步骤5、通过人工蜂群算法搜索步骤4中代价函数的最小值，得到使代价函数值最小时的一组最优非线性优化参数g[n]值；

步骤6、根据步骤5中得到的优化参数g[n]，得到最好期望情况下的时变频率偏量Δf_n(t)和时间调制序列t_1n的值。

步骤7、将步骤6中得到的达到最好期望情况下的时变频率偏量Δf_n(t)和时间调制序列t_1n的值代回步骤3中的阵因子中，实现时不变单目标聚焦。