[发明专利]基于非均匀阵元间距的频率分集阵列雷达的波束综合方法

说明书

本发明公开了一种基于非均匀阵元间距的频率分集阵列雷达的波束综合方法，包括以下步骤：设置每一个阵元的发射波形；设定空域每点处的波形表达式；将M个波形相加在一起，得到阵元发射方向图表达式；设置M个阵元的阵元间距；对阵元发射方向图进行仿真，得到阵元发射方向图。本发明很好地解决了距离和角度耦合的问题，通过改变阵元的间距的方法，使得阵列成为一个非均匀的线性频率分集阵列，大大改善了聚焦的效果，降低了聚焦的误差，弥补了传统频率分集阵列的缺陷。

技术领域

本发明涉及波束综合技术，具体涉及一种基于非均匀阵元间距的频率分集阵列雷达的波束综合方法。

背景技术

相控阵雷达能够提供方向上的增益以用来在感性的角度上检测微弱的目标，并且能够在其他区域抑制旁瓣的高度。但是，相控阵的缺陷在于它的方向图仅仅只有角度维，而没有距离维。

为了克服上述缺陷，研究者们提出了频率分集阵列(frequency diverse arrayFDA)，它包含了角度，距离，时间，近年来得到了深入地研究。但是，传统的频率分集阵列由于距离和角度的耦合，在目标目标区域的聚焦效果呈“S”形，所以聚焦的误差很大。为了克服这个问题，解距离角度耦合成为了最关键的问题。距离和角度的耦合是由于线性递增的阵元间距和线性递增的频偏而导致的，目前解耦合主要使用线性递增的阵元间距和非线性递增的频偏量。上述方法在理论上比较容易实现，但是在实际情况中，要使得每一个频偏量有非线性地递增是一个不容易实现的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非均匀阵元间距的频率分集阵列雷达的波束综合方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于非均匀阵元间距的频率分集阵列雷达的波束综合方法，包括以下步骤：

步骤1，设置每一个阵元的发射波形；

步骤2，设定空域每点处的波形表达式；

步骤3，将M个波形相加在一起，得到阵元发射方向图表达式；

步骤4，设置M个阵元的阵元间距；

步骤5，对阵元发射方向图进行仿真，得到阵元发射方向图。

进一步的，步骤1具体为：

第m个阵元发射的信号形式为：

s_m(t)＝exp(j2πf_mt) (1)

公式中，f_m＝f₀+m△f，f₀表示发射信号的载频，m△f表示第m个阵元的发射信号的频偏量，1≤m≤M，M表示阵元个数。

进一步的，步骤2具体为：

发射信号在给定远场的目标区域(r,θ)处的表达式为：

其中，r和θ分别表示目标区域的距离和角度，r_m＝r-mdsin(θ)，c表示电磁波传输的速率，d表示阵元间的间距。

进一步的，步骤3具体为：

假设所有阵元的幅度为1，在远场处各阵元发射信号相加后得到方向图的表达式为：

进一步的，步骤4具体为：

采用非均匀的阵元间距去解除距离和角度的耦合，第m个阵元到原点的距离为：

d_m＝d_b*m²/2

公式中d_b表示基础长度量；

则阵元发射方向图公式为：