[发明专利]一种宽带唯相位发射自适应波束形成方法

说明书

本发明公开了一种宽带唯相位发射自适应波束形成方法，首先设计子带滤波器组；然后利用子带滤波器组中的分析滤波器组完成宽带信号的子带划分；接着，结合子带MLCMV准则和RUWO算法计算各个子带唯相位自适应波束形成权矢量；最后，利用子带滤波器组中的综合滤波器组将经过处理的宽带信号进行重构。仿真实验结果表明：本发明研究的唯相位加权算法只通过调整相位，也可以控制宽带发射信号天线方向图零点方向不随频率变化，更易工程实现。并且可通过划分更窄的子带，提高干扰零深，增强干扰抑制性能。

技术领域

本发明涉及阵列信号处理领域，具体涉及一种宽带唯相位发射自适应波束形成方法。

背景技术

现代相控阵雷达自适应发射波束形成算法往往需要对每个阵元施加复加权，即同时对幅度和相位进行加权处理。其中幅度加权是通过功率放大器控制的，当加权幅值很小时会造成系统能量损失，而只采用移相器控制的唯相位加权方法则可以避免这种能量损失，并且可以降低发射电路的复杂度，并且更容易工程实现。因此唯相位波束形成算法具有很强的吸引力。

相对于通常采用的幅相加权自适应波束形成算法，唯相位加权处理相当于对波束形成性能函数附加了一个恒模约束，其最优解的求解方法也因此变的更加复杂。目前主要成果有Day 提出的利用穆尔-彭罗斯伪逆计算出具有任意幅值和相位分量的最小范数权向量，然后通过权向量的样本方差最小化，以得到一个唯相位解；Smith提出的一种基于共轭梯度优化和牛顿法计算唯相位自适应权值的数值搜索方法；另外还有常见的通过相位扰动算法、迭代二阶锥算法、遗传算法求解性能函数最优唯相位权值的方法。

上述各种算法的求解方法及其过程都很复杂，并且大多只适用于窄带唯相位波束形成，无法直接运用于宽带阵列信号。目前虽然关于宽带唯相位ADBF方法鲜有报道，但其依然具有很高的研究价值。因此，本专利提出了一种宽带唯相位发射自适应波束形成方法，该方法将RUWO算法和MLCMV宽带ADBF算法结合，求解唯相位加权的宽带发射ADBF最优解，并在子带划分的结构上实现宽带发射自适应波束形成。通过仿真实验结果表明：本发明研究的唯相位加权算法只调整相位，也可以控制宽带发射信号天线方向图零点方向不随频率变化，更易工程实现。并且可通过划分更窄的子带，提高干扰零深，增强干扰抑制性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种宽带唯相位发射自适应波束形成方法，只通过调整相位可控制发射波束在期望方向形成深度很深且方向不随频率变化的零陷，利于工程实现。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种宽带唯相位发射自适应波束形成方法，包括如下步骤：

步骤1)，在宽带发射天线阵列上设计子带滤波器组；

步骤2)，利用子带滤波器组中的分析滤波器组完成宽带信号的子带划分；

步骤3)，结合MLCMV准则和RUWO算法计算各个子带唯相位自适应波束形成加权矢量；

步骤4)，利用子带滤波器组中的综合滤波器组将经过处理的宽带信号进行重构。

作为本发明一种宽带唯相位发射自适应波束形成方法进一步的优化方案，步骤1)中所述的宽带发射天线阵列是阵元个数为M的均匀直线阵列，每个阵元后面是一个等效于离散有限冲激响应滤波器的抽头延迟线，抽头延迟线系数为J，宽带阵列的输出信号x(n)的最低频率为f_L，最高频率为f_H，n＝0,±1,±2,…；第m个阵元输出的信号x_m(n)满足公式：

其中，x(n-k)指输出的离散信号x(n)向由平移k个单位，w_m[k]指第m个阵元的第k个抽头的加权值，m＝0,1,…,M-1，k＝0,1,…,J-1。