[发明专利]一种空时编码阵列雷达中阵元间时延量的设计方法

权利要求书

1.一种空时编码阵列雷达中阵元间时延量的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设空时编码阵列雷达由M个发射阵元组成，阵元间以半波长为间隔等距分布；M个阵元发射相同波形，各个发射阵元间存在相对时延△t；雷达发射空时编码基带波形；

步骤2，设存在远场点目标，则远场目标处接收空时编码阵列发射合信号，结合空时编码基带波形，得到远场目标处的发射方向图；

步骤3，根据远场目标处的发射方向图的表达式，得到方向图取最大值时需满足的条件，据此得到方向图取最大值时的时延量与目标距离、角度、时间的关系；

步骤3包含以下子步骤：

3.1，由于目标处发射方向图表达式为等比数列求和，根据等比数列求和规则，则方向图取最大值时需满足的条件如下：

其中，k为正整数；d为阵元间距，λ为发射信号的波长，θ表示目标角度，R表示远场目标的距离，c＝3*10⁸m/s为光速；△t表示相邻阵元上信号的发射时间存在的延迟；μ＝B/T_p为线性调频信号的调频率，T_p为发射信号脉冲宽度，B为发射信号带宽；

3.2，根据方向图取最大值时需满足的条件，推导出时延量与目标距离、角度、时间的关系为：

其中，0≤t≤T_p；R需满足无模糊探测条件：及远场条件：PRT为信号的脉冲重复时间，[(M-1)·d]表示阵列孔径；

步骤4，给定空间任一探测位置的探测距离和探测角度，得到随时间变化的时延量，完成时延量的设计。

2.根据权利要求1所述的空时编码阵列雷达中阵元间时延量的设计方法，其特征在于，步骤1中，以第一个阵元为参考阵元，则第m个阵元经时延后的发射信号为：

s_m(t)＝s(t-(m-1)·△t)

采用线性调频信号，s(t)为基带波形，其形式为:

其中，△t表示相邻阵元上信号的发射时间存在的延迟，m＝1,2,…,M，t为时间，j为虚数单位；为脉冲门函数，T_p为发射信号脉冲宽度，B为发射信号带宽，μ＝B/T_p为线性调频信号的调频率。

3.根据权利要求2所述的空时编码阵列雷达中阵元间时延量的设计方法，其特征在于，所述远场目标处接收空时编码阵列发射合信号为：

其中，f₀为信号载频，d为阵元间距，λ为发射信号的波长，θ表示目标角度，τ₁为远场条件下第一个阵元到目标的时间延迟，R表示远场目标的距离，c＝3*10⁸m/s为光速。

4.根据权利要求3所述的空时编码阵列雷达中阵元间时延量的设计方法，其特征在于，所述远场目标处的发射方向图的获取过程为：

首先，根据基带波形以及目标的远场条件，对目标处接收空时编码阵列发射合信号进行展开，得到对应的展开式：

其中：

由于目标位于远场条件下，满足(m-1)²△t²＜＜τ₁，上式中最后一项平方项可忽略不计；因此将目标处接受的发射合信号写作：

对上式提取求和项，即得到目标处发射方向图表达式：

5.根据权利要求1所述的空时编码阵列雷达中阵元间时延量的设计方法，其特征在于，所述给定空间任一探测位置的探测距离和探测角度，得到随时间变化的时延量，具体为：

根据步骤3的时延量与目标距离、角度、时间的关系可知，给定空间任一距离R₀、角度值θ₀，即得到只与时间有关的时延量，当k＝1时，得到对应的空时编码阵列方向图表达式：

其中