CN115327487A - 一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法 - Google Patents

一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115327487A
CN115327487A CN202210787296.0A CN202210787296A CN115327487A CN 115327487 A CN115327487 A CN 115327487A CN 202210787296 A CN202210787296 A CN 202210787296A CN 115327487 A CN115327487 A CN 115327487A
Authority
CN
China
Prior art keywords
array
effective
phased array
window function
circular phased
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.)
Granted
Application number
CN202210787296.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115327487B (zh
Inventor
曹运合
潘少飞
彭志刚
王徐华
王振
王蒙
王从思
梅立荣
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.)
Xidian University
Original Assignee
Xidian University
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 Xidian University filed Critical Xidian University
Priority to CN202210787296.0A priority Critical patent/CN115327487B/zh
Publication of CN115327487A publication Critical patent/CN115327487A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115327487B publication Critical patent/CN115327487B/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
    • G01S7/36—Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures
    • 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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，通过分析圆形相控阵列的布阵结构，根据各阵元在波束形成时的有效增益性能，确定当前波束指向的有效阵元；然后根据阵列阵元的分布方位确定其在当前波束指向角度的空间有效方位距离；再根据此间距设计广义窗函数，得到不等间隔采样的窗函数；最后对阵列进行广义窗函数加权，得到极低的方向图旁瓣电平，提高了圆形阵列的空域检测性能。

Description

一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法
技术领域
本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法。
背景技术
随着无线通信技术的全面发展，共形相控阵雷达所扮演的角色越来越重要，目前广泛使用的大多为直线阵列或者平面阵列，针对此两种共形阵列的分析与设计方法较为成熟。然而随着对阵列雷达性能的要求，能够与载体(如飞机、汽车、导弹及各种航空航天飞行器等)形状相吻合且拥有全方位360°波束覆盖范围的圆形/圆柱形相控阵雷达逐渐被重视。圆形/圆柱形相控阵雷达既有平面阵列雷达在提升武器性能与满足远距离通信需求上的诸多优势，又具有平面阵雷达所没有的优势。
针对圆形相控阵雷达的数字波束形成算法的研究基础为阵列方向图综合技术。线形阵列与平面阵列的方向图综合方法已经非常成熟，其基本原理是确保天线阵元沿波束指向方向同相位叠加，从而获得高接收增益。而对于圆形曲面阵列，由于天线阵元的排布方式和空间关系与线形阵列和平面阵列不同，因此许多经典的分析方法都不再适用。
当前针对圆形相控阵雷达的方向图旁瓣电平优化所使用的技术之一为对各阵元进行空域的窗函数加权处理，进而获得较低的旁瓣电平，所用的窗函数加权方法与线阵、面阵等阵元分布均匀的平面阵相同。首先确定所使用的窗函数，诸如汉明窗、汉宁窗、泰勒窗。然后根据所使用的阵元规模确定窗函数采样点数，对M点阵元对应加权所采样的幅度，即可完成空域的窗函数加权处理，有一定的旁瓣电平优化能力。
现有技术在对圆形、圆柱形等曲面阵列进行方向图综合时，所使用的窗函数采样点为等间隔采样所得，而由于圆形阵列的曲面特性，其各阵元间的等效间隔并不相等，因此上述方法并不能完全适用于圆形、圆柱形等曲面阵列。尽管其能够实现旁瓣电平的抑制能力，但远达不到此种窗函数加权方案的性能极限。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，包括：
步骤1：建立圆形相控阵列的数学模型；
步骤2：根据波束指向，确定在当前波束指向时，所述圆形相控阵列上对当前波束形成为正激励的有效阵元的编号和当前波束对应的最佳波束扫描范围；
步骤3：根据所述圆形相控阵列的数学模型，确定所述圆形相控阵列在任意波束指向时，其对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL；
步骤4：根据所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL，计算得到在对应空间有效方位距离PL上每个阵元间的空间有效间距；
步骤5：根据所述空间有效间距，设计广义窗函数，得到不等间距采样的广义窗函数权值；
步骤6：根据所述不等间距采样的广义窗函数权值，得到加窗后圆形相控阵列的权值，根据所述加窗后圆形相控阵列的权值得到圆形相控阵列方向图。
在本发明的一个实施例中，所述圆形相控阵列的半径为R，其上均匀分布3M个全向阵元，圆形相控阵列的圆心O为其数学模型的原点，正向X轴穿过两个相邻阵元连线的中点，记正向X轴的角度为方位0°，在位于正向X轴两侧的第一象限和第四象限的阵元编号分别为1号和3M号。
在本发明的一个实施例中，在所述步骤2中，所述圆形相控阵列上对当前波束形成为正激励的有效阵元的编号记为N1*M(n)：
Figure BDA0003731981450000031
其中，n表示有效阵元的起始编号，N1*M(n)为M维向量；
当前波束对应的最佳波束扫描范围记为
Figure BDA0003731981450000032
Figure BDA0003731981450000033
在本发明的一个实施例中，在所述步骤3中，对于所述圆形相控阵列在任意波束指向θ时，A点所在方位为(φn-1+φn)/2，B点所在方位为(φn+M+φn+M+1)/2，其中，
Figure BDA0003731981450000034
表示为有效阵元的起始编号n的阵元的方位角：
当
Figure BDA0003731981450000035
时，沿B点做波束指向θ的垂线，与所述圆形相控阵列相交于C点，对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL的长度为BC；
当
Figure BDA0003731981450000036
时，连接AB，对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL的长度为AB；
当
Figure BDA0003731981450000041
时，沿A点做波束指向θ的垂线，与所述圆形相控阵列相交与C点，对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL的长度为AC。
在本发明的一个实施例中，所述步骤4包括：
编号为N1*M(n)的有效阵元与等效线阵垂直的点记为E1*M(n)，则在对应空间有效方位距离PL上每个阵元间的空间有效间距记为S1*M(n)：
Figure BDA0003731981450000042
当
Figure BDA0003731981450000043
时，编号为N1*M(n)的有效阵元在其对应空间有效方位距离PL上的空间有效间距S1*M(n)的列向量的形式如下：
Figure BDA0003731981450000044
对于不同的波束指向θ1和θ2，若θ1和θ2满足
Figure BDA0003731981450000045
则S1*M(n,θ1)＝S1*M(M+n-1,θ2)，对称得到
Figure BDA0003731981450000046
时，编号为N1*M(n)的有效阵元在其对应空间有效方位距离PL上的空间有效间距S1*M(n)。
在本发明的一个实施例中，所述步骤5包括：
根据所述空间有效间距，调整采样间隔，得到不等间距采样的广义窗函数权值记为W1*M；
其中，W1*M＝[w(1),…w(k),…,w(M)]，w(k)为有效阵元中第k个阵元所对应的加权函数值，第k个阵元与其在所述圆形相控阵列中对应的编号m间的关系为m＝n+k-1；
根据所述空间有效间距，设计在所述圆形相控阵列波束指向为θ时的广义布莱克曼窗函数的权值表达式为：
Figure BDA0003731981450000051
其中，
Figure BDA0003731981450000052
表示第k个阵元所对应编号为m的阵元的方位角。
在本发明的一个实施例中，所述步骤6包括：
根据所述不等间距采样的广义窗函数权值W1*M，计算得到加窗后圆形相控阵列的权值Wend＝Wopt.*W1*M；
采用最优波束形成准则，得到圆形相控阵列方向图F(θ)＝A(θ)Wend H，其中，Wopt为圆形相控阵列最优波束形成权值，A(θ)为圆形相控阵列在波束指向为θ时的导向矢量。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，针对圆形曲面阵列各个阵元间的间隔分布不均匀的问题，对传统窗函数的采样间隔进行设计，优化其采样点与阵元不匹配的问题，使得在经过窗函数加权后，得到极低的方向图旁瓣电平。本发明方法在同等资源耗费下实现了更低的旁瓣电平，在进行无线通信时，圆形阵列更不容易接收干扰，性能有所提升。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的圆形阵列阵元编号示意图；
图4是本发明实施例提供的阵元等效间距计算示意图；
图5(a)是本发明实施例提供的广义汉明窗函数不等间隔采样示意图；
图5(b)是本发明实施例提供的广义汉明窗函数与传统汉明窗函数旁瓣优化结果图；
图6(a)是本发明实施例提供的广义泰勒窗函数不等间隔采样示意图；
图6(b)是本发明实施例提供的广义泰勒窗函数与传统泰勒窗函数旁瓣优化结果图。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法进行详细说明。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。
实施例一
请结合参见图1和图2，图1是本发明实施例提供的一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法的示意图；图2是本发明实施例提供的一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法的流程图。如图所示，本实施例的基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，包括：
步骤1：建立圆形相控阵列的数学模型；
在本实施例中，圆形相控阵列的半径为R，其上均匀分布3M个全向阵元，圆形相控阵列的圆心O为其数学模型的原点，正向X轴穿过两个相邻阵元连线的中点，记正向X轴的角度为方位0°，在位于正向X轴两侧的第一象限和第四象限的阵元编号分别为1号和3M号，如图3所示的圆形阵列阵元编号示意图。
步骤2：根据波束指向，确定在当前波束指向时，圆形相控阵列上对当前波束形成为正激励的有效阵元的编号和当前波束对应的最佳波束扫描范围；
在本实施例中，圆形相控阵列上对当前波束形成为正激励的有效阵元的编号记为N1*M(n)：
Figure BDA0003731981450000071
其中，n表示有效阵元的起始编号，其范围为1～3M；N1*M(n)为M维向量；
需要说明的是，在本实施例中，使用当前波束指向方位±60°内的阵元，作为当前波束形成的正激励的有效阵元。
当前波束对应的最佳波束扫描范围记为
Figure BDA0003731981450000081
Figure BDA0003731981450000082
需要说明的是，基于圆形相控阵列的2π周期性，当
Figure BDA0003731981450000083
时，将其折叠至0～2π范围内。
步骤3：根据圆形相控阵列的数学模型，确定圆形相控阵列在任意波束指向时，其对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL；
请结合参见如图4所示的阵元等效间距计算示意图，在步骤3中，对于圆形相控阵列在任意波束指向θ时，A点所在方位为(φn-1+φn)/2，B点所在方位为(φn+M+φn+M+1)/2，其中，
Figure BDA0003731981450000084
表示为有效阵元的起始编号n的阵元的方位角：
当
Figure BDA0003731981450000085
时，沿B点做波束指向θ的垂线，与圆形相控阵列相交于C点，对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL的长度为BC；
当
Figure BDA0003731981450000086
时，连接AB，对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL的长度为AB；
当
Figure BDA0003731981450000087
时，沿A点做波束指向θ的垂线，与圆形相控阵列相交与C点，对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL的长度为AC。
值得注意的是，根据圆形相控阵列的对称特性，基于步骤1和步骤2的有效阵元划分，其多组不同的有效阵元在对应的最佳波束扫描范围内是等效的。
步骤4：根据所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL，计算得到在对应空间有效方位距离PL上每个阵元间的空间有效间距；
具体地，步骤4包括：
编号为N1*M(n)的有效阵元与等效线阵垂直的点记为E1*M(n)，则在对应空间有效方位距离PL上每个阵元间的空间有效间距记为S1*M(n)：
Figure BDA0003731981450000091
在本实施例中，当
Figure BDA0003731981450000092
时，编号为N1*M(n)的有效阵元在其对应空间有效方位距离PL上的空间有效间距S1*M(n)的列向量的形式如下：
Figure BDA0003731981450000093
在本实施例中，需要说明的是，对于不同的波束指向θ1和θ2，若θ1和θ2满足
Figure BDA0003731981450000094
则根据圆形阵列的对称特性能得到：
S1*M(n,θ1)＝S1*M(M+n-1,θ2) (5)，
那么，只需研究当
Figure BDA0003731981450000101
时的编号为N1*M(n)的有效阵元在其对应空间有效方位距离PL上的空间有效间距S1*M(n)的情况，根据公式(5)可以对称得到当
Figure BDA0003731981450000102
时，编号为N1*M(n)的有效阵元在其对应空间有效方位距离PL上的空间有效间距S1*M(n)。
示例性地，结合图4以
Figure BDA0003731981450000103
时，0°～120°范围内的阵元为例，对空间有效方位距离PL上每个阵元间的空间有效间距的计算进行具体说明。如图4所示，连接OJ，OJ所在方向为波束指向，OJ垂直线段BC于点D。连接OC，OB，OF和OG，且OC＝OB＝OF＝OG＝R。GE2⊥BC，FE1⊥BC，∠AOB＝120°。其中，F为有效阵元的起始编号的阵元所在位置，G为有效阵元中第m个阵元所在位置，m＝n,1+n,…,M+n-1。在0°～120°范围内的阵元中，F为1号阵元所在位置，G为第m个阵元所在位置，m＝1,2,…,M。
首先，计算得到圆形相控阵列在当前波束指向时的空间有效方位距离PL的长度BC。因为∠AOB＝120°，∠AOD＝θ，所以∠BOD＝120°-θ。又因为OD⊥BC，所以可得∠OBD＝θ-30°。因为OB＝OC，因此，
Figure BDA0003731981450000104
其次，计算编号为N1*M(n)的有效阵元在BC上的每个阵元的空间有效间距S1*M(n)。以编号为m的阵元为例，其与BC的垂点为Em，需要计算BEm的长度。
具体地，编号为m的阵元其方位角为
Figure BDA0003731981450000111
∠AOB＝120°，因为OB＝OG，所以
Figure BDA0003731981450000112
因此，BG为：
Figure BDA0003731981450000113
由于∠GBC＝∠OBG－∠OBC，根据上述分析，∠OBC＝∠OBD。又因为GEm⊥BC，所以BEm为：
Figure BDA0003731981450000114
C点的空间有效间距为0，因此，编号为m的阵元在BC上的等效间距为CEm，将其归一化，所得结果如下：
Figure BDA0003731981450000115
最终确定，工作阵元N1*M(n)在BC上的空间有效间距S1*M(n)，写成列向量的形式如公式(4)所示。
步骤5：根据空间有效间距，设计广义窗函数，得到不等间距采样的广义窗函数权值；
具体地，步骤5包括：
根据空间有效间距，调整采样间隔，得到不等间距采样的广义窗函数权值记为W1*M；
其中，W1*M＝[w(1),…w(k),…,w(M)]，w(k)为有效阵元中第k个阵元所对应的加权函数值，第k个阵元与其在圆形相控阵列中对应的编号m间的关系为m＝n+k-1；
根据空间有效间距，设计在圆形相控阵列波束指向为θ时的广义布莱克曼窗函数的权值表达式为：
Figure BDA0003731981450000121
其中，
Figure BDA0003731981450000122
表示第k个阵元所对应编号为m的阵元的方位角。
步骤6：根据不等间距采样的广义窗函数权值，得到加窗后圆形相控阵列的权值，根据加窗后圆形相控阵列的权值得到圆形相控阵列方向图。
具体地，步骤6包括：
根据不等间距采样的广义窗函数权值W1*M，计算得到加窗后圆形相控阵列的权值Wend＝Wopt.*W1*M；
采用最优波束形成准则，得到圆形相控阵列方向图F(θ)＝A(θ)Wend H，即可得到旁瓣电平优化后的圆形相控阵列方向图，其中，Wopt为圆形相控阵列最优波束形成权值，A(θ)为圆形相控阵列在波束指向为θ时的导向矢量。
本实施例的基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，针对圆形曲面阵列各个阵元间的间隔分布不均匀的问题，对传统窗函数的采样间隔进行设计，优化其采样点与阵元不匹配的问题，使得在经过窗函数加权后，得到极低的方向图旁瓣电平。本发明方法在同等资源耗费下实现了更低的旁瓣电平，在进行无线通信时，圆形阵列更不容易接收干扰，性能有所提升。
实施例二
本实施例的通过仿真实验对实施例一的基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法的效果进行说明。
1.仿真条件
设圆形相控阵列的半径为0.34m，其工作频率为4.35GHz，圆环上均匀分布着48个全向阵元，当前波束指向为60°。
2.仿真内容
使用方向图综合技术来判断本发明的基于圆形相控阵列的广义窗函数旁瓣电平优化方法是否有效。
仿真1，依照所设计的步骤，对圆形相控阵列实现汉明窗函数加权，并比较其均匀等间隔传统窗函数加权与不等间距采样的广义窗函数加权的波束形成方向图的旁瓣电平，如图5(b)所示；此时的广义汉明窗函数采样点如图5(a)所示；
仿真2，依照所设计的步骤，对圆形相控阵列实现泰勒窗函数加权，并比较其传统窗函数与广义窗函数加权的波束形成方向图的旁瓣电平，如图6(b)所示；此时的广义泰勒窗函数采样点如图6(a)所示。
3.仿真结果分析
从图5(a)与图6(a)中可以看出，不管是汉明窗函数还是泰勒窗函数，此时的采样点在窗函数上的分布并不均匀，其与圆形阵列曲面上的阵元位置一一对应，计算推导过程无误。
从图5(b)与图6(b)中可以看出，与传统的窗函数加权方法相比，本发明的基于圆形相控阵列的广义窗函数旁瓣电平优化方法所得到的波束形成时的方向图的旁瓣电平是有明显的改进的，在当前的仿真条件下，使用此方法优化后的旁瓣电平比优化前的旁瓣电平要低8dB。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，其特征在于，包括：
步骤1：建立圆形相控阵列的数学模型；
步骤2：根据波束指向，确定在当前波束指向时，所述圆形相控阵列上对当前波束形成为正激励的有效阵元的编号和当前波束对应的最佳波束扫描范围；
步骤3：根据所述圆形相控阵列的数学模型，确定所述圆形相控阵列在任意波束指向时，其对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL；
步骤4：根据所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL，计算得到在对应空间有效方位距离PL上每个阵元间的空间有效间距；
步骤5：根据所述空间有效间距，设计广义窗函数，得到不等间距采样的广义窗函数权值；
步骤6：根据所述不等间距采样的广义窗函数权值，得到加窗后圆形相控阵列的权值，根据所述加窗后圆形相控阵列的权值得到圆形相控阵列方向图。
2.根据权利要求1所述的基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，其特征在于，所述圆形相控阵列的半径为R，其上均匀分布3M个全向阵元，圆形相控阵列的圆心O为其数学模型的原点，正向X轴穿过两个相邻阵元连线的中点，记正向X轴的角度为方位0°，在位于正向X轴两侧的第一象限和第四象限的阵元编号分别为1号和3M号。
3.根据权利要求2所述的基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述圆形相控阵列上对当前波束形成为正激励的有效阵元的编号记为N1*M(n)：
Figure FDA0003731981440000021
其中，n表示有效阵元的起始编号，N1*M(n)为M维向量；
当前波束对应的最佳波束扫描范围记为
Figure FDA0003731981440000022
Figure FDA0003731981440000023
4.根据权利要求3所述的基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，其特征在于，在所述步骤3中，对于所述圆形相控阵列在任意波束指向θ时，A点所在方位为(φn-1+φn)/2，B点所在方位为(φn+M+φn+M+1)/2，其中，
Figure FDA0003731981440000024
表示为有效阵元的起始编号n的阵元的方位角：
当
Figure FDA0003731981440000025
时，沿B点做波束指向θ的垂线，与所述圆形相控阵列相交于C点，对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL的长度为BC；
当
Figure FDA0003731981440000026
时，连接AB，对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL的长度为AB；
当
Figure FDA0003731981440000027
时，沿A点做波束指向θ的垂线，与所述圆形相控阵列相交与C点，对应的所有有效阵元占据的空间有效方位距离PL的长度为AC。
5.根据权利要求4所述的基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，其特征在于，所述步骤4包括：
编号为N1*M(n)的有效阵元与等效线阵垂直的点记为E1*M(n)，则在对应空间有效方位距离PL上每个阵元间的空间有效间距记为S1*M(n)：
Figure FDA0003731981440000031
当
Figure FDA0003731981440000032
时，编号为N1*M(n)的有效阵元在其对应空间有效方位距离PL上的空间有效间距S1*M(n)的列向量的形式如下：
Figure FDA0003731981440000033
对于不同的波束指向θ1和θ2，若θ1和θ2满足
Figure FDA0003731981440000034
则S1*M(n,θ1)＝S1*M(M+n-1,θ2)，对称得到
Figure FDA0003731981440000035
时，编号为N1*M(n)的有效阵元在其对应空间有效方位距离PL上的空间有效间距S1*M(n)。
6.根据权利要求5所述的基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，其特征在于，所述步骤5包括：
根据所述空间有效间距，调整采样间隔，得到不等间距采样的广义窗函数权值记为W1*M；
其中，W1*M＝[w(1),…w(k),…,w(M)]，w(k)为有效阵元中第k个阵元所对应的加权函数值，第k个阵元与其在所述圆形相控阵列中对应的编号m间的关系为m＝n+k-1；
根据所述空间有效间距，设计在所述圆形相控阵列波束指向为θ时的广义布莱克曼窗函数的权值表达式为：
Figure FDA0003731981440000041
其中，
Figure FDA0003731981440000042
表示第k个阵元所对应编号为m的阵元的方位角。
7.根据权利要求6所述的基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法，其特征在于，所述步骤6包括：
根据所述不等间距采样的广义窗函数权值W1*M，计算得到加窗后圆形相控阵列的权值Wend＝Wopt.*W1*M；
采用最优波束形成准则，得到圆形相控阵列方向图F(θ)＝A(θ)Wend H，其中，Wopt为圆形相控阵列最优波束形成权值，A(θ)为圆形相控阵列在波束指向为θ时的导向矢量。
CN202210787296.0A 2022-07-06 2022-07-06 一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法 Active CN115327487B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210787296.0A CN115327487B (zh) 2022-07-06 2022-07-06 一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210787296.0A CN115327487B (zh) 2022-07-06 2022-07-06 一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115327487A true CN115327487A (zh) 2022-11-11
CN115327487B CN115327487B (zh) 2024-07-09

Family

ID=83918562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210787296.0A Active CN115327487B (zh) 2022-07-06 2022-07-06 一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115327487B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108508423A (zh) * 2018-01-25 2018-09-07 西安电子科技大学 基于异形阵的子阵数字和差单脉冲测角方法
CN109298395A (zh) * 2018-09-28 2019-02-01 西安建筑科技大学 一种基于最大信干噪比的稀疏阵列波束形成方法
CN109975814A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 深圳先进技术研究院 超声成像方法、***和设备
CN111859644A (zh) * 2020-07-07 2020-10-30 南京国睿防务***有限公司 一种圆形相控阵列天线的接收波束形成与方位扫描方法
US20210028826A1 (en) * 2018-02-09 2021-01-28 Mitsubishi Electric Corporation Radar device
CN113252998A (zh) * 2021-04-30 2021-08-13 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 相控阵天线和差波束信号电平的平坦度优化方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109975814A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 深圳先进技术研究院 超声成像方法、***和设备
CN108508423A (zh) * 2018-01-25 2018-09-07 西安电子科技大学 基于异形阵的子阵数字和差单脉冲测角方法
US20210028826A1 (en) * 2018-02-09 2021-01-28 Mitsubishi Electric Corporation Radar device
CN109298395A (zh) * 2018-09-28 2019-02-01 西安建筑科技大学 一种基于最大信干噪比的稀疏阵列波束形成方法
CN111859644A (zh) * 2020-07-07 2020-10-30 南京国睿防务***有限公司 一种圆形相控阵列天线的接收波束形成与方位扫描方法
CN113252998A (zh) * 2021-04-30 2021-08-13 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 相控阵天线和差波束信号电平的平坦度优化方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘咏等: "基于Matlab仿真的窗函数阵列加权性能分析", 舰船电子对抗, vol. 44, no. 1, 28 February 2021 (2021-02-28) *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115327487B (zh) 2024-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102565790B (zh) 平面相控阵自适应的和差测角方法
CN101349742A (zh) 用于宽带相控阵阵元间距优化和频域多目标测频测向方法
CN112965041B (zh) 球面相控阵天线波控自跟踪的差阵列划分方法
CN103020363B (zh) 一种通过改善阵列波束方向图旁瓣特性设计天线的方法
CN104615854A (zh) 一种基于稀疏约束的波束展宽和旁瓣抑制方法
CN105044683B (zh) 多径条件下共形阵mimo雷达***的发射波形设计方法
CN102195701A (zh) 只利用一种模拟加权的平面相控阵和波束与差波束旁瓣抑制方法
CN107064901A (zh) 一种舰载高频地波超视距雷达的目标方位估计方法
CN114371447A (zh) 基于改进遗传算法的子阵级分布式频控阵旁瓣抑制方法
CN110208757B (zh) 一种抑制主瓣干扰的稳健自适应波束形成方法及装置
CN115327487A (zh) 一种基于广义窗函数的圆形相控阵列旁瓣电平优化方法
CN109633600B (zh) 一种最小冗余线阵mimo-othr的doa估计方法
CN112016662A (zh) 基于混合差分进化算法与加权总体最小二乘法的阵列方向图综合法
CN114355297B (zh) 一种基于多窗混合加权型频偏的频控阵设计方法
CN109709580A (zh) 一种卫星中继数据链接收机抗干扰***
CN115374695A (zh) 基于麻雀搜索算法与阵列加权的稀布阵列天线优化方法
CN114488027A (zh) 一种共形阵天线的波束调零展宽方法
CN113376635A (zh) 一种基于谱分解的距离模糊抑制方法、装置及存储介质
CN112234336A (zh) 副瓣约束的阵列方向图增益优化方法
CN115015846B (zh) 一种基于共形阵天线的广义自适应单脉冲测角方法
CN115470660B (zh) 一种球柱面阵差波束零深优化方法及装置
CN111293438A (zh) 一种基于均匀线阵宽带波束形成的栅瓣抑制方法及***
CN111585631A (zh) 一种提高分布式极化敏感阵列发射增益的波束形成方法
CN110456312B (zh) 一种基于弧形等相位面的波束展宽方法
CN113985358B (zh) 一种基于相控阵mimo的接收adbf处理方法

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