[发明专利]一种直角坐标系下天线发射方向图设定方法

说明书

本发明公开了一种直角坐标系下发射任意形状波束的信控阵的天线发射方向图设定方法，包括：设定直角坐标系下期望的发射波束形状；转换所述直角坐标系下期望的发射波束形状到极坐标系下；多项式拟合获得多项式系数；获得极坐标系下附加信号引起的相位项；获得所述信控阵每个信控阵元的发射信号；累加每个信控阵元的发射信号得到该信控阵极坐标系下的天线发射方向图；以及将所述极坐标系下的天线发射方向图转化到直角坐标系下。

技术领域

本发明涉及天线领域，特别涉及信控阵的控制方法以及具有极坐标系下任意形状波束的信控阵的天线发射方向图设定方法。

背景技术

相控阵(Phased Array)技术的发明已经有一百多年的历史。通过调整每个阵元信号的相位或时延，相控阵不需要转动天线，就可以自由地实现波束的空间扫描，因而被广泛应用于雷达、通信、广播、射电天文、气象等领域。但是相控阵在发射脉冲时间内保持不变的发射波束指向，这使得在相控阵发射波束指向上的杂波和干扰等不希望被接收到的信号很容易被相控阵接收到，致使其容易被侦察和干扰。

通过调整每个阵元信号的频率，频控阵(Frequency Diverse Array，也译作频率分集阵列)可以生成具有距离依赖性的天线方向图，是一种可能解决相控阵缺点的阵列。但是频控阵的天线方向图具有时变性，这使得空间中感兴趣的位置在发射脉冲时间内只能得到有限的照射。因此频控阵是以牺牲发射能量为代价的，这限制了频控阵技术的应用。

通过联合调整每个阵元信号的幅度、频率和初相，信控阵(Signal DiverseArray)可以产生弯曲的发射波束，从而被用于雷达抗干扰之中。但是现有信控阵雷达的天线发射方向图不能产生任意形状的发射波束，这限制了信控阵技术的更多应用。

发明内容

针对现有技术中的天线阵列不能产生直角坐标系下具有任意形状的发射波束的问题，根据本发明的一个实施例，提供一种具有直角坐标系下任意形状发射波束的信控阵的天线发射方向图设定方法。

根据本发明的一个实施例，提供一种直角坐标系下发射任意形状波束的信控阵的天线发射方向图设定方法，包括：设定直角坐标系下期望的发射波束形状；转换所述直角坐标系下期望的发射波束形状到极坐标系下；多项式拟合获得多项式系数；获得极坐标系下附加信号引起的相位项；获得所述信控阵每个信控阵元的发射信号；累加每个信控阵元的发射信号得到该信控阵极坐标系下的天线发射方向图；以及将所述极坐标系下的天线发射方向图转化到直角坐标系下。

在本发明的一个实施例中，所述设定直角坐标系下期望的发射波束形状为x＝p(y)，其中p为任意函数，0≤y≤r_max，r_max为最大距离。

在本发明的一个实施例中，所述转换所述直角坐标系下期望的发射波束形状到极坐标系下的计算方法为：其中ρ从0开始逐渐增大。

在本发明的一个实施例中，所述多项式拟合获得多项式系数的计算方法为：多项式系数u_m满足其中M为多项式阶数。

在本发明的一个实施例中，所述获得极坐标系下附加信号引起的相位项的计算方法为：其中k为阵元编号，c为光速。

在本发明的一个实施例中，所述获得所述信控阵每个信控阵元的发射信号的计算方法为s_k(t)＝w(k,t)Aexp{jφ(k,t)}，其中k为阵元编号，w(k,t)为幅度加权，A为信号幅度，φ(k,t)为信号相位。

在本发明的一个实施例中，所述幅度加权的计算方法为

在本发明的一个实施例中，所述信号相位的计算方法为φ(k,t)＝2π[f(t)+g(k,t)+φ₀(k)]，其中f(t)为载频引起的相位项，g(k,t)为附加信号引起的相位项，φ₀(k)为初始相位项。