[发明专利]一种毫米波雷达波束赋形优化方法及天线

说明书

本发明涉及一种毫米波雷达波束赋形优化方法包括：根据波束赋形得到毫米波雷达天线的初始归一化方向图；利用基因遗传算法根据每个阵元对应的幅度和相位权重设置目标函数；根据目标函数的计算结果设置不同的幅度和相位权重，对其进行迭代运算，从而优化目标函数；根据优化后的目标函数得到优化后的归一化方向图。本发明通过设置的目标函数，该目标函数中既包含栅瓣位置或副瓣电平也包含3dB波束宽度，对每个阵元对应的幅度和相位权重设置不同值，然后根据目标函数的计算结果不断迭代优化，直至满足目标或收敛，根据经过优化后的目标函数可以得到优化后的幅度和相位权重，从而改善归一化方向图的栅瓣和副瓣，大幅度减小3dB波束宽度，改善测角性能。

技术领域

本发明涉及波束赋形技术领域，特别是涉及一种毫米波雷达波束赋形优化方法及天线。

背景技术

数字波束赋形是近年来发展起来的一种新的雷达体制，它的原理与相控阵一致，不同的是只对接收通道的数据进行处理，接收数据经过数字处理器进行幅相加权处理形成特定指向的波束，可以获得超过普通阵列天线的性能。数字波束赋形技术由于其灵活性，被广泛运用于各个领域。

由于实际信噪比较差，天线之间的耦合较强，很多超分辨算法很难在实际应用中获得很好的效果；为提高雷达产品的分辨率，最有效的方法就是扩大阵列口径，但是扩大实际阵列口径会增加硬件成本，且产品面积变大；同时，天线的阵元间距超过半波长，会导致栅瓣的问题，造成测角模糊。

而雷达测角性能很大程度受限于硬件设计，在固定的硬件条件上提升雷达的测角性能会很大程度提高产品竞争力。由于数字波束赋形技术与相控阵原理类似，因此也可以利用相控阵中优化形成波束的栅瓣/副瓣，3dB波束宽度的方法改善波束赋形的性能。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的不足，提供一种毫米波雷达波束赋形优化方法及天线。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种毫米波雷达天线波束赋形优化方法，包括如下步骤：

根据波束赋形得到毫米波雷达天线的初始归一化方向图；

利用基因遗传算法根据每个阵元对应的幅度和相位权重设置目标函数；

根据目标函数的计算结果设置不同的幅度和相位权重，对其进行迭代运算，从而优化目标函数；

根据优化后的目标函数得到优化后的归一化方向图。

进一步的，作为优选技术方案，设置目标函数具体包括：

根据波束赋形设置每个阵元对应的幅度和相位权重的初始值；

根据每个阵元对应的幅度和相位权重的初始值设置目标函数。

进一步的，作为优选技术方案，幅度的初始值设置为1，相位的初始值按照主波束指向以及等间距阵列天线公式设置。

进一步的，作为优选技术方案，设置的目标函数为：

+

其中，表示幅度，表示相位。

进一步的，作为优选技术方案，优化目标函数具体包括：

设置不同的幅度和相位权重，带入目标函数中得到新的目标函数，根据目标函数的计算结果不断进行迭代运算，直至目标函数的值趋近于0，完成目标函数的优化。

进一步的，作为优选技术方案，当目标函数的值为0时，目标曲线与实际波束赋形曲线完全重合。

进一步的，作为优选技术方案，所述归一化方向图包括主瓣位置、栅瓣电平和3dB波束宽度。