[发明专利]唯相位加权波束快速赋形方法

说明书

本发明的相控阵天线唯相位波束快速赋形方法，包括：1)设定期望形状的天线波束图，初始化所有离散角度的权重函数、所有天线单元的幅度加权值和相位加权值，获取初始的相控阵天线波束图；2)更新所有天线单元的相位加权值：任一天线单元的相位加权为变量，其它天线单元的相位加权值为上一次迭代计算得到的值，通过最小化波束赋形问题求导计算得到该天线单元新的相位加权值；3)利用更新后的相位加权向量形成新的天线波束图，计算波束赋形误差，计算每个离散角度上的权重函数，直至所有离散角度处权重函数更新计算完成；重复步骤2)和步骤3)，直至阵列天线波束图与期望形状波束图的误差满足要求，得到优化相位加权向量。

技术领域

本发明涉及相控阵天线波束赋形技术领域，具体涉及一种唯相位加权波束快速赋形方法。

背景技术

相控阵天线具有灵活的波束指向、快速波束扫描、较好的能量管理而广泛应用于主动制导雷达中。移相器作为相控阵天线的重要组成部分，不仅可以实现天线波束指向捷变，还能实现天线波束形状捷变。

随着战场环境日益复杂化，相控阵制导雷达接收天线需要形成各种形状波束以抑制杂波和干扰，同时还要求在发射天线形成期望波束，减小对已知方向的能量。相控阵天线波束赋形有多种不同的实现方式：一类是同时调整天线单元的激励幅度和相位，即使用幅度相位同时加权，另一类是只调整天线单元的激励相位，即仅仅使用相位加权。

幅度相位加权波束赋形方法和唯相位加权波束赋形方法各有优势，相对于唯相位加权波束赋形方法，幅度相位加权波束赋形方法由于同时能改变幅度和相位两个参量，具有较多的自由度，理论上会得到更好的赋形结果，但在实际应用时由于幅度加权要求增加幅度控制的硬件设备，增加了系统的复杂程度。而唯相位加权波束赋形方法只利用了相控阵天线的移相器，不需要控制天线通道的幅度响应值，从而在设计相控阵天线时可使其不改变原有功率分配馈电网络和不增加新设备的情况下，利用计算机控制移相器值的同时改变天线波束的指向和实现波束赋形，是非常经济的可行方法。

目前，国内相控阵制导雷达为实现反隐身功能，利用相控阵天线向空间辐射大功率电磁波信号，发射时设法增大发射天线单元的辐射功率，故现有相控阵制导雷达发射天线没有幅度馈电控制网络，因此，要在现有相控阵制导雷达上实现发射天线波束赋形，必须通过唯相位加权波束赋形方法来完成；接收时有幅度衰减器和移相器，但幅度加权会降低天线增益，会降低对远距离隐身目标的探测，因此，唯相位加权波束赋形方法具有非常重要的理论和工程应用价值。

相控阵制导雷达天线可以通过脱机计算各种形状波束的相位加权向量，并存储在相控阵天线的波束控制器中，根据站场需要调用波束控制器中的各种相位加权向量，实现不同形状方向图的的切换，实现准自适应的相控阵天线波束形成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种唯相位加权波束快速赋形方法，计算量小，可获得问题优化解，大大简化了相控阵天线馈电网络设计。

为了达到上述的目的，本发明提供一种唯相位加权波束快速赋形方法，包括以下步骤：

1)设计期望形状波束图，初始化所有离散角度的权重函数为1，各天线单元的幅度加权值初始化为1，各天线单元的相位加权值初始化为0，得到初始的相控阵天线波束图；

2)选取任意一天线单元的相位加权值为变量，其它天线单元的相位加权值为上一次迭代计算得到的值，通过最小化波束赋形问题求导计算得到该选取天线单元的相位加权值，并对该选取天线单元的相位加权值进行更新，以此方法依次计算下一个天线单元的相位加权值并更新，直至所有天线单元的相位加权值完成更新，即表示为阵列天线一次相位加权向量迭代计算过程；

3)利用更新后的相位加权向量形成新的天线波束图，并计算波束赋形误差，依此计算每个离散角度上的权重函数，直至所有离散角度处权重函数更新计算完成；

4)重复步骤2)和步骤3)，直至相控阵天线波束与期望形状波束的误差满足要求，得到优化的相位加权向量。