[发明专利]一种超稀疏广域分布式阵列的栅瓣抑制方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种超稀疏广域分布式阵列的栅瓣抑制方法。本发明提出了一种视场范围内无栅瓣的超稀疏广域分布式阵列栅瓣抑制技术，特征在于同时发射两个频率信号首先根据天线阵列模型得到天线阵列流型公式，然后计算两个频点的相位差，接着计算在保证不产生栅瓣情况下的信号频差范围，得到信号频差范围后，在发射端同时发射两个频率信号，使两信号载频的差值在此频差范围之内，这样双频情况下计算阵列加权输出将得到没有栅瓣的波束图。本发明利用两个频点间的偏差确保不出现相位模糊，解决了超稀疏广域分布式天线阵列出现的栅瓣问题，突破了现有栅瓣抑制方法技术风险大与优化效果差的缺点。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种超稀疏广域分布式阵列的栅瓣抑制方法。

背景技术

分布式阵列雷达布阵范围往往长达数公里，而阵元数只有数个，因此会形成超稀疏阵型，出现极密集的栅瓣，使得角度估计出现模糊。现有的栅瓣抑制技术主要包括：变频技术和优化布阵技术。变频技术将不同频点的阵型图两两相乘，其优点在于可以有效抑制栅旁瓣，且能保持主瓣分辨率不变，然而该方法在实际应用中技术风险极大，只要噪声或者同步误差使得两个频点处的目标的主瓣稍微错开点，主瓣处两两相乘，主瓣增益很有可能大幅度衰减，甚至变为零。优化布阵技术即找出某种阵元的规律，使目标阵旁瓣水平最低，该方法得只能将旁瓣电平降低到一定程度，并且在实际应用中必须保证很高的阵元位置精度，因此很难达到理论上的优化效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决超稀疏广域分布式天线阵列出现的栅瓣问题，并针对现有的栅瓣抑制技术存在的缺点与不足，提出了一种视场范围内无栅瓣的超稀疏广域分布式阵列栅瓣抑制技术，原理是同时发射两个频率信号，通过两个频点间的偏差确保不出现相位模糊，可以确保超稀疏广域分布式阵列不出现栅瓣。

本发明的技术方案是：

一种超稀疏广域分布式阵列栅瓣抑制技术，其特征在于同时发射两个频率信号，利用两个频点间的偏差确保不出现相位模糊。其具体步骤如下：

步骤1：根据天线阵列模型得到天线阵列流型公式。

简单起见考虑远场线阵。假设阵列孔径为L，第i个阵元的位置为(x_i,y_i)＝((i-1)d,0),i＝1,2,...,N，其中d为阵元间的间距，N为阵元数。设θ为目标方位角，按照传统方法发射单频率信号的话，第i个天线的阵列流形为：

a_i＝e^j2πfL/c＝e^{-j2πd(i-1)cosθ/λ}

其中λ为波长，c为电磁波传播速度，c＝3×10⁸m/s。

假设按照本发明提出的方法，同时发射两个频率信号，则第i个天线的阵列流形为：

其中j代表第j个频点，λ_j为第j个频点对应的波长。

步骤2：计算两个相邻阵元间的相位差，进而得到两个频点的相位差。

第j个频点对应的两个相邻阵元的相位差为：

则两个频点的相位差为：

步骤3：计算在保证不产生栅瓣情况下的信号频差范围。

只要保证即可保证无模糊，则频差f₂-f₁应满足

假设使用传统方法发射单频率信号的话，为了保证不出现相位模糊，应有