CN110456312B - 一种基于弧形等相位面的波束展宽方法 - Google Patents

一种基于弧形等相位面的波束展宽方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110456312B
CN110456312B CN201910777737.7A CN201910777737A CN110456312B CN 110456312 B CN110456312 B CN 110456312B CN 201910777737 A CN201910777737 A CN 201910777737A CN 110456312 B CN110456312 B CN 110456312B
Authority
CN
China
Prior art keywords
arc
calculating
broadening
phase
beam broadening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910777737.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110456312A (zh
Inventor
郭冬梅
王珺
李亚军
汤继伟
赵晗希
李芬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Radio Equipment Research Institute
Original Assignee
Shanghai Radio Equipment Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Radio Equipment Research Institute filed Critical Shanghai Radio Equipment Research Institute
Priority to CN201910777737.7A priority Critical patent/CN110456312B/zh
Publication of CN110456312A publication Critical patent/CN110456312A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110456312B publication Critical patent/CN110456312B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于附加弧形相位面的波束展宽方法，属于改变相位方法，通过计算弧形相位面所对应的相位差，将其直接叠加到原有波束指向所对应的空间相位差中，即可实现波束展宽，既避免波束赋形中的循环迭代，也解决了波束展宽程度难以量化实现的问题，方法简单，参数调试容易，实时性好，普适性强，便于工程实现。

Description

一种基于弧形等相位面的波束展宽方法
技术领域
本发明属于相控阵雷达技术领域,涉及的一种基于弧形等相位面的波束展宽方法，可适用于任何相控阵体制雷达。
背景技术
相控阵体制雷达由于具有波束指向灵活、波束形状捷变等优势逐渐取代传统机械扫描体制雷达，应用于地面、舰载、机载等各种平台上。但在实际中，有时要求相控阵天线能够实现波束的展宽，如同时在指定的空间中搜索和跟踪多个目标时。目前，通常采用的方法包括两大类，一类是通过减少阵元数，另一类是基于改变相控阵天线相位实现的，基于改变相位的方法又可以分为波束赋形法和相位散焦法两种。
与波束展宽相关的现有技术中，专利CN104615854B《一种基于稀疏约束的波束展宽和旁瓣抑制方法》属于波束赋形法，采用稀疏重构来实现波束展宽和旁瓣抑制，对波束形成器的权向量做稀疏迭代，重构信号，获得更低的旁瓣，其需要做迭代处理，计算复杂。专利CN108811532B《一种弹载宽波束高增益天线》与专利CN104377428B《宽带宽波束矩形单极天线》都属于天线设计领域，通过设计工艺形成固定的较宽波束的天线。
与波束展宽相关的现有技术中，文献“一种平面相控阵天线波束展宽的优化方法”(翟丽霞、张理云，《舰船科学技术》，1995.3)中，采用相位散焦方法，其波束展宽程度取决于焦距，但二者之间的关系较难对应，工程实现性不佳。
文献“SFFT在阵列天线波束展宽技术中的应用”(陈定、牛宝君、何炳发，《现代雷达》，2008.6)中，采用波束赋形方法，利用用连续快速傅里叶变换(Successive FastFourier Transforms，SFFT)实现方向图综合，以达到波束展宽的效果，该方法需要根据目标进行迭代循环，运算复杂，不适用于需要快速实时处理的***。
文献“一种相控阵天线波束展宽方法研究”(高世超、毕红葵，舰船电子工程，2009.12)中，采用减少阵元数从而减小阵面孔径的方法，主要适合集中放大和接收的无源相控阵，对于各单元独立发射和接收的有源相控阵体制，减少阵元数会损失反射功率，从而会使探测距离下降，影响***性能。
发明内容
为避免上述背景技术中的不足之处，本发明提出一种基于弧形等相位面的波束展宽方法，通过在原有的相位面上给各阵元附加弧形相位差，实现波束展宽，满足雷达宽波束搜索、宽波束跟踪、宽波束截获等需求。
本发明的技术方案是提供一种基于弧形等相位面的波束展宽方法，包含：
以阵面中心为原点，计算第n个阵元x轴方向坐标xn，0≤n≤N-1；
确定弧度角θ；
计算得到弧形线段所对应的半径R；
计算第n个阵元的弧形相位面波达路程Ln；
计算第n个阵元的相对阵面中心的波程差σn；
计算第n个阵元弧形波程差对应的相位差值
Figure BDA0002175620060000021
将弧形相位差与波束指向所决定的空间相位差
Figure BDA0002175620060000022
相加，送给天线单元。
完成波束展宽处理。
本发明提出一种基于附加弧形相位面的波束展宽方法，属于改变相位方法，通过计算弧形相位面所对应的相位差，将其直接叠加到原有波束指向所对应的空间相位差中，即可实现波束展宽，既避免波束赋形中的循环迭代，也解决了波束展宽程度难以量化实现的问题，方法简单，参数调试容易，实时性好，普适性强，便于工程实现。
附图说明
图1为弧形等相位面示意图。
图2为弧形等相位面半径计算示意图。
图3为弧形波达路程差计算示意图。
图4为弧形波程差仿真结果。
图5为波束展宽2倍时对应的相位差。
图6为波束展宽4倍时对应的相位差。
图7a为波束指向为0°时的波束展宽仿真结果。
图7b为波束指向为10°时的波束展宽仿真结果。
具体实施方式
本发明基于将线性等相位面变成弧形等相位面设计思想，在原有的线性空间相位差上叠加一个体现弧形波程差的附加相位差值，实现波束展宽的一种方法。
本发明提供的基于弧形等相位面的波束展宽方法，包括以下步骤：
步骤1、如图1所示，假设整个阵面有编号0～N-1共N个天线单元A0～AN-1，沿x轴方向等间隔排列，相邻两个单元间距为dx，以阵面中心为坐标原点O，第n个阵元x轴方向坐标可表示为
Figure BDA0002175620060000031
(0≤n≤N-1)。
步骤2、确定弧度角θ，θ通常取10°～30°。
步骤3、如图2所示，根据第N-1个阵元AN-1的横坐标xN-1及弧度角θ计算得到弧形线段所对应的半径(弧形等相位面对应的半径)R＝xN-1/sin(θ)。
步骤4、如图3所示，根据阵元在x坐标轴上的坐标xn及弧形线段对应的半径R计算第n个阵元的弧形相位面波达路程
Figure BDA0002175620060000032
步骤5、计算得到弧形相位面第n个阵元相对阵面中心的波程差σn＝Ln-R。图4为弧形波程差仿真结果。图中，横坐标为阵元坐标，纵坐标为弧度角θ为10°时阵元对应的弧形波程差。
步骤6、计算得到第n个阵元弧形波程差对应的相位差值
Figure BDA0002175620060000033
其中λ为工作波长，Lmax为Ln(0≤n≤N-1)中的最大值，A为比例系数，用于调整波束展宽倍数。图5的示例中A取1.3，表示波束展宽2倍时对应的相位差；图6的示例中A取2.9，波束展宽4倍时对应的相位差。图中，横坐标为阵元数，纵坐标为弧形相位差。
步骤7、将弧形相位差与波束指向所决定的空间相位差
Figure BDA0002175620060000035
相加，送给天线单元，其中，空间相位差
Figure BDA0002175620060000034
θB为波束指向角。图7a的示例中θB＝0°，该图是波束指向为0°时的波束展宽仿真结果，图7b的示例中θB＝10°，该图是波束指向为10°时的波束展宽仿真结果。
完成弧形等相位面处理及波束展宽过程。
综上所述，本发明所述基于弧形等相位面的波束展宽方法，计算简单，参数调试方便，工程实现容易，且有很好的副瓣性能，可适用于任何相控阵体制雷达。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.一种基于弧形等相位面的波束展宽方法，其特征在于，
整个阵面有N个天线单元A0～AN-1，沿x轴方向等间隔排列，相邻两个天线单元的间距为dx，以阵面中心为坐标原点，计算得到第n个阵元x轴方向坐标
Figure FDA0002960335690000011
计算得到弧形等相位面对应的半径R＝xN-1/sin(θ)，其中θ为弧度角；
计算第n个阵元的弧形相位面波达路程
Figure FDA0002960335690000012
计算第n个阵元的相对阵面中心的波程差σn＝Ln-R；
计算第n个阵元弧形波程差对应的相位差值
Figure FDA0002960335690000013
其中，λ为工作波长，Lmax为Ln中的最大值，A为用于调整波束展宽倍数的比例系数；
将弧形相位差与波束指向所决定的空间相位差
Figure FDA0002960335690000015
相加，送给天线单元；其中，空间相位差
Figure FDA0002960335690000014
θB为波束指向角；
完成弧形等相位面处理，实现波束展宽。
2.如权利要求1所述基于弧形等相位面的波束展宽方法，其特征在于，弧度角θ取10°～30°。
3.如权利要求1所述基于弧形等相位面的波束展宽方法，其特征在于，所述波束展宽方法用于任何相控阵体制雷达。
CN201910777737.7A 2019-08-22 2019-08-22 一种基于弧形等相位面的波束展宽方法 Active CN110456312B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910777737.7A CN110456312B (zh) 2019-08-22 2019-08-22 一种基于弧形等相位面的波束展宽方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910777737.7A CN110456312B (zh) 2019-08-22 2019-08-22 一种基于弧形等相位面的波束展宽方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110456312A CN110456312A (zh) 2019-11-15
CN110456312B true CN110456312B (zh) 2021-06-04

Family

ID=68488419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910777737.7A Active CN110456312B (zh) 2019-08-22 2019-08-22 一种基于弧形等相位面的波束展宽方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110456312B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6844849B1 (en) * 2003-07-10 2005-01-18 Codar Ocean Sensors, Ltd. Circular superdirective receive antenna arrays
CN102680968B (zh) * 2012-05-29 2014-04-30 上海无线电设备研究所 一种基于星载雷达的相扫机扫相结合的空域搜索方法
CN103076607B (zh) * 2013-01-04 2014-07-30 北京航空航天大学 一种基于sar卫星姿态控制实现滑动聚束模式的方法
CN103226190A (zh) * 2013-03-19 2013-07-31 南京大学 一种基于真延时的宽带相控阵波束形成方法
CN103558594B (zh) * 2013-10-28 2015-11-18 四川九洲空管科技有限责任公司 基于机载设备的相控阵波束合成方法
CN105044679B (zh) * 2015-07-06 2018-01-12 电子科技大学 一种基于正交投影的发射波束零陷展宽方法
CN110188406B (zh) * 2019-05-09 2022-12-23 西安电子科技大学 基于旁瓣相消器的自适应零陷展宽方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110456312A (zh) 2019-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108508423B (zh) 基于异型阵的子阵数字和差单脉冲测角方法
Yang et al. DOA estimation with sub-array divided technique and interporlated esprit algorithm on a cylindrical conformal array antenna
CN103235292B (zh) 平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法
CN109946664B (zh) 一种主瓣干扰下的阵列雷达导引头单脉冲测角方法
CN106855619B (zh) 一种获取mimo成像雷达***各方向的分辨率的方法
CN114357767B (zh) 一种宽带宽角波束扫描的和差波束稀疏阵列综合方法
CN114927881B (zh) 一种宽带二维多波束透镜天线
Toshev Multipanel concept for wide-angle scanning of phased array antennas
CN112596022A (zh) 低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法
Giusto et al. Phase-only optimization for the generation of wide deterministic nulls in the radiation pattern of phased arrays
Xiong et al. Adaptive mutual coupling compensation method for airborne STAP radar with end-fire array
CN112949193B (zh) 一种子阵级稀疏阵列天线方向图数值方法及***
Frid et al. Determining direction-of-arrival accuracy for installed antennas by postprocessing of far-field data
CN112858994B (zh) 一种基于均匀圆阵的比幅测向方法
Terentyeva et al. Antenna array for the passive radar monitoring system
CN110456312B (zh) 一种基于弧形等相位面的波束展宽方法
CN108682968B (zh) 一种单馈源三波束低rcs的超表面夹角反射面天线
CN100380134C (zh) 小型天线阵口径扩展与空间信号处理方法
CN115963454A (zh) 一种相频扫单脉冲天线副瓣匿影波束的实现方法
CN115037352A (zh) 一种面向卫星波束对准增强的降噪方法
CN108183333B (zh) 柔性柱面共形超散射器及其结构设计方法
Deng et al. Grating lobe control of two-way pattern for linear distributed array
Elayaperumal et al. Performance analysis of Cognitive Adaptive Array Processing (CAAP) in phased array radar for various jammer scenarios
CN113203897B (zh) 一种任意二维天线阵列的旁瓣抑制与波束形成方法
Cao et al. Conformal Array Element Failure Correction Based on PSO-CS Algorithm

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant