[发明专利]一种频控阵雷达频偏误差分析方法

说明书

本发明公开了一种频控阵雷达频偏误差分析方法，通过将频控阵的频偏误差转换为相应的相位误差，然后再利用区间算法对相位误差进行分析，进而求得存在频偏误差时频控阵发射波束的功率谱的上界和下界，进而分析发射天线的容差特性，因此在实际情况下，对天线参数的矫正具有重大意义，弥补了目前鲜有用于频控阵频偏误差分析的空缺。

技术领域

本发明涉及于频控阵雷达发射波束形成技术领域，尤其涉及一种频控阵雷达频偏误差分析方法。

背景技术

在无线通信系统中，常常要求需要产生窄主瓣和低旁瓣的波束图案来让通信更加可靠。通常情况下，通过仿真可以得到理论上无误差时天线的辐射图案所对应的设计参数，然而天线在制造过程中的不可避免的随机误差，会导致实际参数偏离理论值，进而让实际的天线性能可能达不到理想的性能指标，所以在通常情况下需要耗费巨大的人力并利用昂贵的校准设备对天线进行校准，使其性能指标达到设计要求。因此，在实际应用中，对天线进行误差分析，是天线设计时非常重要的一步，通过误差分析能预测制造误差对天线性能的影响范围，进而能更好的利用一些校准系统对天线进行校准。

不同类型的误差对阵列天线的性能可能具有非常大的影响，因此，误差问题是阵列天线设计的一个不可忽视的问题。目前已经提出了多种误差分析技术，但这些技术都是利用不同的方法对相控阵的幅度，相位和位置误差等进行分析。而频控阵作为一种当代新型阵列，其原理是通过在每个阵列元素之间施加一个较小的(与载波频率相比)均匀频率偏移，进而产生一个距离角耦合波束图案，该波束是随时间、距离和角度的变化，并且在不同距离和角度上周期性地出现最大值，这与相控阵有非常大的不同。而造成这一现象的根本原因是，频控阵比相控阵多了一个设计自由度频偏，频偏作为频控阵最核心的设计参数之一，其误差必定会对频控阵波束性能产生重大的影响，但目前鲜有分析频控阵误差的方法或文献，大部分误差分析的相关技术都是适用于相控阵的幅度、相位和位置等误差，对于频控阵频偏误差分析，还存在一定缺口。

发明内容

本发明的目的在于提供一种频控阵雷达频偏误差分析方法，旨在解决现有技术中缺少频控阵频偏误差分析方法的问题。

为实现上述目的，本发明采用一种频控阵雷达频偏误差分析方法，包括下列步骤：

构建发射波束模型，推导发射波束的数学表达式；

引入已有的功率谱推导公式分析；

分别求出发射波束表达式的对应参数；

将所述对应参数代入所述功率谱推导公式，获得发射波束功率谱的上界和下界；

仿真分析进行验证。

其中，所述发射波束模型为频控阵发射波束模型。

其中，在构建发射波束模型，推导发射波束的数学表达式的过程中，构建频控阵发射波束模型，推导存在频偏误差时发射波束功率谱的数学表达式，并获得由频率误差引起的功率谱相位变化的上界和下界的数学表达式。

其中，所述功率谱推导公式为已有的基于区间算法的功率谱推导公式。

其中，所述对应参数包括发射波束表达式实部的中点和区间宽度，还包括发射波束表达式虚部的中点和区间宽度。

其中，在将所述对应参数代入所述功率谱推导公式，获得发射波束功率谱的上界和下界的过程中，将发射波束表达式实部以及虚部的中点和区间宽度值代入已有的基于区间算法的功率谱推导公式，获得存在频偏误差时发射波束功率谱的上界和下界。

其中，在仿真分析进行验证的过程中，应用Linear-FDA、Log-FDA和Taylor-FDA三种构型进行仿真验证有效性。