[发明专利]一种基于圆环共形的泰勒权值优化方法

说明书

本发明涉及一种基于圆环共形的泰勒权值优化方法，属于无线通信和天线技术领域。本发明方法投影所划分扇区内天线单元，水平方向获得非均匀分布坐标矩阵，垂直方向归一化获得相应电流激励比值，综合水平与垂直方向加权系数，获得适用于曲面共形的泰勒加权系数。本发明方法在不改变共形阵列天线单元分布的情况下优化激励权值，实现主瓣方向高增益，干扰方向深零陷的目的，同时可应用于共形阵列多波束形成，进一步提升了共形阵列相控阵天线系统的数字波束形成能力。

技术领域

本发明属于无线通信和天线技术领域，特别是指一种基于圆环共形的泰勒权值优化方法，可用于共形相控阵天线系统的数字波束形成。

背景技术

相控阵天线在波束形成时，通常需要在期望波束指向上获得最大增益值，在干扰方向获得较深零陷值,以便达到增强有用目标信号,抑制无关干扰和噪声信号的目的，从而进一步提取有用目标信号的相关特征，获得目标参数进行数据处理。数字波束形成技术(DBF)主要为对旁瓣的控制，为了降低旁瓣受干扰的影响程度，通常使用类似于滤波器中的加窗技术来降低阵列方向图的旁瓣，但是加窗技术在降低旁瓣的同时会使得主瓣展宽，因此窗的选取应该在主瓣宽度和旁瓣增益之间进行折中考虑。

目前主要使用的加窗技术为Chebyshev(切比雪夫)加权和Taylor(泰勒)加权两种。切比雪夫加权的优点为在相同阵列长度的情况下给定的副瓣电平，其主瓣宽度是最窄的，或对给定的主瓣宽度，所得到的电平是最低的。但是在阵列单元数较多，要求的副瓣电平又不是很低(R_0dB＝25dB,N≥13及R_0dB＝35dB,N≥25)时，切比雪夫阵列两端单元的激励幅度将发生跳变，最末端单元比相邻单元的激励幅度可能大许多，稍有误差则对方向图副瓣电平影响很大，不利于馈电。泰勒加权时，所得方向图只是靠近主瓣某个区域内的副瓣电平接近相等，随后单调的减小，有利于提高天线方向性系数。同时，只要设计得当，激励幅度分布的变化在阵列两端是单调递减的，不会出现两端天线激励幅度跳变的情况，因此泰勒加权在工程设计中得到了广泛的应用。

现有的泰勒加权技术主要适用于均匀直线阵列以及平面阵列，两者所针对的天线单元排列特点为同一平面且等间隔分布，因此并不能很好的适配于投影方向非均匀排列的曲面共形阵列，实现最佳旁瓣抑制效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种基于圆环共形的泰勒权值优化方法，该方法针对圆环共形阵列天线单元排列的特点，对其方向图进行进一步优化，使得共形阵在期望方向波束增益更大，干扰方向零陷更深，从而获得更加优良的波束形成能力。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于圆环共形的泰勒权值优化方法，其用于半径为R的圆环共形阵列，所述圆环共形阵列包括N个均匀分布的天线单元，圆环共形阵列划分为M个子阵，每个子阵包括N/M个天线单元，N/M为偶数；对于一个子阵，进行如下优化：

(1)假设所优化子阵共包括2m个天线单元，按圆周顺序分别记为A₁，A₂，A₃，...，A_2m；以A₁A_2m所在直线为x轴，以A₁A_2m中点为坐标轴原点O，以垂直于x轴且过坐标轴原点的垂线为y轴，建立坐标系xOy；

(2)根据弦长公式求得天线单元A₁，A₂，A₃，...，A_2m的x轴坐标分别为

(3)根据弦高公式求得弦A₁A_2m，A₂A_2m-1，...，A_mA_m+1上的弦高分别为h₁，h₂，...，h_m；