[发明专利]一种用于机载预警共形阵俯仰探测波束赋形的设计方法

权利要求书

1.一种用于机载预警共形阵俯仰探测波束赋形的设计方法，其特征是，至少包括如下步骤：

步骤(1)，根据预警雷达平面阵口径效率一般表达式，推导共形阵的口径效率表达式：

步骤(2)，定义预警雷达俯仰面探测所需要的波束形状；

步骤(3)，引入幅度控制变量Am到修正的伯恩斯坦多项式来减少优化变量和降低副瓣电平；

步骤(4)，定义俯仰探测波束的描述函数及确定拟合的目标函数；

θ₁以下区域为对地区域，因此仅考虑对该部分最大副瓣电平加以限制，使其尽可能低，对于θ₁及以上区域分成3段进行拟合；

步骤(5)，采用如下优化模型来优化目标函数，来获得目标探测曲线；

步骤(6)，采用Matlab软件编写萤火虫算法来解步骤(5)中的优化模型，解得设计变量X。

2.根据权利要求1所述的一种用于机载预警共形阵俯仰探测波束赋形的设计方法，其特征是：所述的步骤(1)包括如下步骤：

阵列俯仰面场强的一般表达式：

其中：

f_nθ(θ)表示单元矢量方向图在θ方向的极化分量；

I_n是第n个阵元的激励幅值，φ_n是激励相位；

k是空间传播常数，k＝2π/λ，λ为波长；

r_n是第n个阵元的位置矢量；

r是远场方向的单位矢量；

结合坐标系旋转法获得共形阵俯仰面的远场，其表达式为

其中:

T_n(θ)为第n个阵元在θ方向的旋转矩阵，该矩阵可由两步转换而成：首先将全局坐标系o-xyz中的远场观察方向θ转化到其在每一个单元局部坐标系的表示最后将单元局部坐标系中的方向图函数通过坐标系旋转变换到全局坐标系中得到f_nθ(θ_n)；

在(1)式基础上，平面阵列口径效率一般表达式可被定义为：

其中:

G(θ_scan)表示相应扫描角处的增益；

G_max(θ_scan)表示俯仰面上最大增益；

采用坐标系旋转法获得远场完全匹配的共形阵列中G(θ_scan)和G_max(θ_scan)可分别由(4)、(5)式表示：

其中:

T_n(θ_scan)表示第n个阵元在扫描角θ_scan处的旋转矩阵；

E(θ_scan)由(2)式给出；

为相应扫描角下阵元激励最大幅值；

整个阵列归一化的输入功率P_in可由各单元激励系数给出，即

当P_in＝1时，式(2)和(6)中阵元的激励最大幅值可表示成

联立式(3)、(4)、(5)和(7)即可得到共形阵列的一般口径效率表达式。