[发明专利]低旁瓣的基于互质思想的分子阵布阵方法

说明书

本发明公开了一种低旁瓣的基于互质思想的分子阵布阵方法，属于阵列信号技术领域，本发明的布阵方法为：由N个阵元数为M的子阵构成一维初始线阵，各子阵间的间距均为Md，各子阵内的阵元间距均为Nd，d为半个载波波长，M与N互质；对一维初始线阵进行扩展：分别为每个子阵增加a个阵元，得到扩展子阵，其中a不小于0.5M的上取整，扩展子阵的阵元间距均为Nd；增加a个扩展子阵，且扩展子阵间的间距均为Md；去除重合阵元得到扩展后的一维线阵结构。同时对本发明进行进一步扩展还可以用于对二维面阵的布阵处理，如沿三维坐标的X或Y轴方向扩展，或同时沿X、Y轴方向扩展来得到二维阵列结构。本发明的可扩展性好，扫描性能优良，对应的波束图的主瓣窄，旁瓣低。

技术领域

本发明涉及阵列信号处理领域的布阵技术和波束形成技术，具体是涉及一种低旁瓣的基于互质思想的分子阵布阵方法。

背景技术

天线阵列的布阵结构在很多工程实际应用中都有着很重要的作用。通过对天线阵列的结构的规划、阵元位置的排布，可以使天线获得理想的波束形状、较低的旁瓣电平和较强的方向性等。

波束形成技术(Beamforming)是阵列信号处理领域的一个重要组成部分。波束形成就是构造一个空域滤波器，通过改变滤波器的权值，可使某些方向的信号通过滤波器，同时抑制其他方向的信号。

从系统的角度来看，波束形成技术可分为静态波束形成和自适应波束形成。静态波束形成是根据系统需求，用一组固定的幅相权值形成天线方向图，不需要阵列输入信号的信息。自适应波束形成是利用实时输入的信号训练加权值以实现抑制干扰，增强有用信号的目的。

波束图的作用类似于时域处理中的频率响应。主瓣宽度和旁瓣高度是波束图的两个重要特征。波束图的主瓣宽度越窄，阵列处理不同方向的来波信号的性能越好；波束图的旁瓣高度越低，阵列抑制干扰和噪声的性能越好。因此期望的波束图应该具备主瓣宽度窄，旁瓣高度低的特点。

均匀线阵(ULA)虽然结构简单，便于数学计算和装配，但也有缺陷：一是为了提高阵列的分辨率，需要较大的阵列孔径，而为了防止出现栅瓣，阵元间距要求不大于半波长，这样一来就增加了阵元数目，大大增加了硬件成本和维护成本；二是在天线波长较小时，阵元之间的互耦效应会降低性能。