用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构及该阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构及该阵列，多发多收阵列包括一发射阵列和一接收阵列；阵元分布结构包括第一分布结构和第二分布结构；第一分布结构为发射阵元的分布结构、第二分布结构为接收阵元的分布结构或反之；第一分布结构包括共线并等间隔分布的N2个子阵，各子阵包括共线并等间隔分布的N1个阵元，各子阵中相邻阵元间的距离为D1，相邻子阵间的中心距离为D2，第一分布结构中的所有阵元共线；第二分布结构包括共线并等间隔分布的N3个阵元，第二分布结构中相邻阵元间的距离为D3；N1≥2，N2≥2，N3＞N1，D3=N1×D1，D2=N1×D3。本发明专利技术改善了多发多收阵列对目标的照射条件，提高了成像质量，并降低了成像结果中的栅瓣水平。

Array distribution structure and array for near-field multiple receiver array radar imaging

The invention discloses an array element distribution structure for near-field multi-transmit and multi-receive array radar imaging and the array. The multi-transmit and multi-receive array includes a transmitting array and a receiving array; the array element distribution structure includes a first distribution structure and a second distribution structure; the first distribution structure is the distribution structure of the transmitting element and a second distribution structure. The first distribution structure includes two N2 sub-arrays with collinear and equidistant distribution, each of which includes N1 sub-arrays with collinear and equidistant distribution. The distance between adjacent elements in each sub-array is D1, the central distance between adjacent sub-arrays is D2, and all elements in the first distribution structure are collinear. The distribution structure consists of three N3 elements with collinear and equidistant distribution, and the distance between adjacent elements in the second distribution structure is D3; N1 is greater than 2, N2 is greater than 2, N3 is greater than N1, D3 is N1 *D1, D2 is greater than N1 *D3. The invention improves the irradiation condition of the multi-channel and multi-receiver array to the target, improves the imaging quality, and reduces the grating lobe level in the imaging result.

【技术实现步骤摘要】
用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构及该阵列
本专利技术属于多发多收阵列
，特别涉及一种用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构及该阵列。
技术介绍
在阵列雷达成像中，采用多发多收阵列可以降低阵元数目，缩短数据获取时间，增大照射范围等。但是，在近场条件下，采用多发多收阵列会导致成像结果中出现栅瓣，栅瓣的出现会显著影响后续对成像结果的解译。在近场多发多收阵列雷达成像中，多发多收阵列的阵元分布结构直接决定成像结果中栅瓣的水平和位置，因此，如何设计多发多收阵列的阵元分布结构，使得成像结果中的栅瓣水平尽可能地低，是一个关键问题。现有多发多收阵列的阵元分布结构主要有以下两种：第一种为稀疏周期阵结构，如图1（图1是10发10收的稀疏周期阵结构）所示。在这种阵元分布结构中，发射阵列由两个发射子阵组成，每个发射子阵由M1个间隔为T1的发射阵元组成；接收阵列由M2个间隔为T2的接收阵元组成，相邻接收阵元的间隔为T2=M1×T1；两个发射子阵间的中心距离为M2×T2，所有的发射阵元分布在同一条直线上，所有的接收阵元分布在同一条直线上，发射阵列平行于接收阵列，发射阵列的中心点与接收阵列的中心点的连线垂直于发射阵列和接收阵列。在这种阵元分布结构中，上述发射阵元的分布结构和接收阵元的分布结构是可以互换的。第二种为均匀稀疏阵结构，如图2（图2是10发11收的均匀稀疏阵结构）所示。在这种阵元分布结构中，发射阵元和接收阵元都是等间隔分布的，发射阵列的长度等于接收阵列的长度，但是发射阵元的间隔不等于接收阵元的间隔，所有的发射阵元分布在同一条直线上，所有的接收阵元分布在同一条直线上，发射阵列平行于接收阵列，发射阵列的中心点与接收阵列的中心点的连线垂直于发射阵列和接收阵列。第一种阵元分布结构中，发射阵元分布在接收阵列的两端（或接收阵元分布在发射阵列的两端），使得多发多收阵列对部分目标会存在不充分的照射，降低成像质量。第二种阵元分布结构中，接收阵元和发射阵元均为均匀分布，可以得到对目标较充分的照射，但是成像结果的栅瓣水平略高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构及该阵列，通过采用两个及以上均匀分布的子阵，改善了多发多收阵列对目标的照射条件，提高了成像质量，并降低了多发多收阵列成像结果中的栅瓣水平。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构，所述多发多收阵列包括一发射阵列和一接收阵列，所述发射阵列包括多个发射阵元，所述接收阵列包括多个接收阵元；所述阵元分布结构包括第一分布结构和第二分布结构；第一分布结构为发射阵元的分布结构、第二分布结构为接收阵元的分布结构；或者第一分布结构为接收阵元的分布结构、第二分布结构为发射阵元的分布结构；其特点是第一分布结构包括沿同一直线等间隔分布的N2个子阵，各子阵包括沿同一直线等间隔分布的N1个阵元，各子阵中的相邻阵元间的距离为D1，相邻子阵间的中心距离为D2，第一分布结构中的所有阵元都分布在同一直线上；第二分布结构包括沿同一直线等间隔分布的N3个阵元，第二分布结构中的相邻阵元间的距离为D3；其中，N1≥2，N2≥2，N3＞N1，D3=N1×D1，D2=N1×D3。作为一种优选方式，D1的取值范围为0.5λ～1.3λ，λ为电磁波的波长且λ=c/f，c为电磁波的传播速度，f为多发多收阵列的工作频率。作为一种优选方式，N1的值为5～10。作为一种优选方式，第一分布结构中阵元分布的直线与第二分布结构中阵元分布的直线不共线，且第一分布结构中阵元分布的直线和第二分布结构中阵元分布的直线均垂直于第一分布结构中阵元分布的中心点与第二分布结构中阵元分布的中心点之间的连线。进一步地，第一分布结构中阵元分布的中心点与第二分布结构中阵元分布的中心点之间的距离小于等于L1且小于等于L2；其中，L1为第一分布结构中所有阵元组成的阵列的长度，且L1=(N2-1)×D2+(N1-1)×D1；L2为第二分布结构中所有阵元组成的阵列的长度，且L2=(N3-1)×D3。作为另一种优选方式，第一分布结构中阵元分布的直线与第二分布结构中阵元分布的直线共线。进一步地，第一分布结构中阵元分布的中心点与第二分布结构中阵元分布的中心点为同一点。基于同一个专利技术构思，本专利技术还提供了一种多发多收阵列，包括一发射阵列和一接收阵列，所述发射阵列包括多个发射阵元，所述接收阵列包括多个接收阵元；所述多发多收阵列中的阵元按照所述的用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构分布。作为一种优选方式，所述发射阵元和接收阵元为喇叭天线。与现有技术相比，本专利技术通过采用两个及以上均匀分布的子阵，改善了多发多收阵列对目标的照射条件，提高了成像质量，并降低了多发多收阵列成像结果中的栅瓣水平。附图说明图1为现有稀疏周期阵阵元分布结构图。图2为现有均匀稀疏阵阵元分布结构图。图3为本专利技术实施例一阵元分布结构图。图4为本专利技术实施例二阵元分布结构图。图5为对比试验一采用的三种阵元分布结构图。图6为对比实验一中三种阵元分布结构对应的成像点展布函数。图7为图6中三种成像点展布函数的最大值投影图。图8为对比试验二采用的三种阵元分布结构图。图9为对比实验二中三种阵元分布结构对应的成像点展布函数。图10为图9中三种成像点展布函数的最大值投影图。具体实施方式下面结合附图和本专利技术的实例，对本专利技术作进一步的描述。本专利技术用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构中，所述多发多收阵列包括一发射阵列和一接收阵列，所述发射阵列包括多个发射阵元，所述接收阵列包括多个接收阵元；所述阵元分布结构包括第一分布结构和第二分布结构。第一分布结构为发射阵元的分布结构、第二分布结构为接收阵元的分布结构；或者第一分布结构为接收阵元的分布结构、第二分布结构为发射阵元的分布结构。也即，发射阵元的分布结构与接收阵元的分布结构是可以互换的：当第一分布结构为发射阵元的分布结构时，第二分布结构为接收阵元的分布结构。当第一分布结构为接收阵元的分布结构时，第二分布结构为发射阵元的分布结构。第一分布结构包括沿同一直线等间隔分布的N2个子阵，各子阵包括沿同一直线等间隔分布的N1个阵元，各子阵中的相邻阵元间的距离为D1，相邻子阵间的中心距离为D2，第一分布结构中的所有阵元都分布在同一直线上。第二分布结构包括沿同一直线等间隔分布的N3个阵元，第二分布结构中的相邻阵元间的距离为D3。其中，N1≥2，N2≥2，N3＞N1，D3=N1×D1，D2=N1×D3。由上述关系可知，第一分布结构中各阵元组成的阵列的长度为L1=(N2-1)×D2+(N1-1)×D1。第二分布结构中阵元组成的阵列的长度为L2=(N3-1)×D3。L1和L2由成像分辨率和目标大小所决定。D1的取值范围为0.5λ～1.3λ，λ为电磁波的波长且λ=c/f0，c为电磁波的传播速度，f0为多发多收阵列的工作频率。N1的值为5～10。由前述可知，本专利技术提供的一种用于近场多发多收阵列成像的阵元分布结构由参数N1，N2，N3，D1确定。即给定一组参数N1，N2，N3，D1时，本专利技术提供的阵元分布结构唯一确定。N2和N3的取值决定于L1和L2，L1和L2根据实际应用需求选取。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构，所述多发多收阵列包括一发射阵列和一接收阵列，所述发射阵列包括多个发射阵元，所述接收阵列包括多个接收阵元；所述阵元分布结构包括第一分布结构和第二分布结构；第一分布结构为发射阵元的分布结构、第二分布结构为接收阵元的分布结构；或者第一分布结构为接收阵元的分布结构、第二分布结构为发射阵元的分布结构；其特征在于，第一分布结构包括沿同一直线等间隔分布的N2个子阵，各子阵包括沿同一直线等间隔分布的N1个阵元，各子阵中的相邻阵元间的距离为D1，相邻子阵间的中心距离为D2，第一分布结构中的所有阵元都分布在同一直线上；第二分布结构包括沿同一直线等间隔分布的N3个阵元，第二分布结构中的相邻阵元间的距离为D3；其中，N1≥2，N2≥2，N3＞N1，D3=N1×D1，D2=N1×D3。

【技术特征摘要】
1.一种用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构，所述多发多收阵列包括一发射阵列和一接收阵列，所述发射阵列包括多个发射阵元，所述接收阵列包括多个接收阵元；所述阵元分布结构包括第一分布结构和第二分布结构；第一分布结构为发射阵元的分布结构、第二分布结构为接收阵元的分布结构；或者第一分布结构为接收阵元的分布结构、第二分布结构为发射阵元的分布结构；其特征在于，第一分布结构包括沿同一直线等间隔分布的N2个子阵，各子阵包括沿同一直线等间隔分布的N1个阵元，各子阵中的相邻阵元间的距离为D1，相邻子阵间的中心距离为D2，第一分布结构中的所有阵元都分布在同一直线上；第二分布结构包括沿同一直线等间隔分布的N3个阵元，第二分布结构中的相邻阵元间的距离为D3；其中，N1≥2，N2≥2，N3＞N1，D3=N1×D1，D2=N1×D3。2.如权利要求1所述的用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构，其特征在于，D1的取值范围为0.5λ～1.3λ，λ为电磁波的波长且λ=c/f，c为电磁波的传播速度，f为多发多收阵列的工作频率。3.如权利要求1所述的用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构，其特征在于，N1的值为5～10。4.如权利要求1至3任一项所述的用于近场多发多收阵列雷达成像的阵元分布结构，其特征在于，第一分布结构中阵元分布的直线与第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：周剑雄，朱荣强，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43