[发明专利]一种降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法

说明书

本发明涉及一种降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法，该方法为：确定增广多级扩展嵌套阵列的阵元之间的单位长度；确定增广多级扩展嵌套阵列的阵列参数；设定增广多级扩展嵌套阵列为所述增广多级扩展嵌套阵列由一个均匀稀疏阵列ULA(0)、X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.1)以及X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.2)组成；增广多级扩展嵌套阵列采用差分阵列产生连续虚拟阵元，本发明通过拓展出许多个相同的密集均匀阵列，并设定好密集均匀阵列之间的间距，并对密集均匀阵列的部分阵元相较于ULA(0)进行对称迁移，使得在满足差分无孔的条件下，相较于原始的嵌套阵列获得更高的自由度，且极大的减小了阵元间互耦影响。

技术领域

本发明涉及阵列设计技术领域，尤其是涉及一种降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法。

背景技术

阵列信号处理指的是将以一定形式排列且分布在空间不同位置的若干个传感器组成一个传感器阵列，传感器阵列中的所有阵元感应来自空间中的信号进而对其进行特定的处理。最常用的传感器阵列是传统的均匀线性阵列(ULA)，其中元件间间隔是恒定的，并且不超过半波长，以避免空间混叠。对于有N个传感器的均匀阵列(ULA)，理论上传统的基于子空间的阵列信号处理方法最多能够解析N-1个信号源；但是在实际应用中，传感器之间存在互耦，且间距越小，互耦也就越大，故ULA之间的互耦往往偏大，故实际应用中ULA中传感器之间的互耦会对估计结果产生一定的影响。而相对于传统的均匀阵列，等阵元数的稀疏阵列中小间距的传感器对更少。

目前，通过对稀疏阵列接收数据观测所得的协方差矩阵进行矢量化，产生一个等效的差分阵列，虽然能提高测向的自由度，但是在设计阵列时其互耦效应依然不能忽略，高互耦的阵列将会限制其在许多工程上应用，例如雷达，声纳，无线通信等。因此如何保证设计的稀疏阵列在提高自由度的同时，又能最大限度的降低其互耦效应是设计中过程中需要重点考虑的两个原则。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在保持自由度增加的同时，能极大的减小阵元间互耦的影响的降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法。

本发明所采用的技术方案是，一种降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法，该方法包括下列步骤：

S1、确定增广多级扩展嵌套阵列的阵元之间的单位长度，所述的阵元之间的单位长度用d表示，d满足d≤λ/2，λ表示入射到阵列上的入射信号的波长；

S2、确定增广多级扩展嵌套阵列的阵列参数，所述的阵列参数用D,X,N₁表示，则增广多级扩展嵌套阵列的阵元总数为：N＝DX+N₁-1；

S3、设定增广多级扩展嵌套阵列为所述增广多级扩展嵌套阵列/由一个均匀稀疏阵列ULA(0)、X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.1)以及X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.2)组成，其表达式为：/且满足以下公式：

其中，

ULA(x.1)＝ULA((x-2).1)-2(N₁D+D-1)d，(x2)，

ULA(x.2)＝ULA((x-2).2)+2(N₁D+D-1)d，(x2)；ULA(0)为阵元个数为N₁、阵元间距为Dd的均匀稀疏阵列，ULA(x.1)和ULA(x.2)为间距为2d的均匀阵列，两者的个数总和为D；ULA(x.1)等效于ULA((x-2).1)的所有阵元向负方向平移2(N₁D+D-1)d所得，ULA(x.2)等效于ULA((x-2).2)的所有阵元向正方向平移2(N₁D+D-1)d所得；

S4、增广多级扩展嵌套阵列采用差分阵列产生连续虚拟阵元，虚拟阵元的范围为[-L，L]，连续自由度为2L+1，且：当D，X的奇偶性相同时，L＝N₁XD+DX-D-X+1；当D，X的奇偶性不同时，L＝N₁XD+DX-D-X。