基于时间调制线性阵列的双向波束形成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于时间调制线性阵列的双向波束形成方法，包括以下步骤：构建能形成双向波束的时间调制线性阵列的阵列因子；根据所需旁瓣、波束指向和零陷方向，计算时间调制线性阵列中每个阵元的开关时间；由开关时间进行调制，形成双向波束。传统时间调制线性阵列的波束形成方法是采用单个序列逐次扫描，这种方式效率较低且只能控制单个波束。本发明专利技术基于时间序列偏移，通过采用多个序列同时扫描，从而产生双向的+1谐波，无需改进硬件结构，在节省成本的同时增加了可利用谐波的方向。加上基波，本发明专利技术方法最多可以产生三个方向的波束，达到高效、低成本多波束形成的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于时间调制线性阵列的双向波束形成方法
本专利技术属于阵列信号处理领域，特别涉及一种基于时间调制线性阵列的双向波束形成方法。
技术介绍
时间调制阵列采用射频开关代替移相器来改变波束的相位以完成波束形成，相比相控阵，其硬件结构更为简单，目前被大量研究。时间调制阵列通过优化时间序列即可实现低旁瓣的波束方向图。由时间调制阵列所产生的谐波多波束可以被应用于很多领域，包括通信、探测和目标定位。目前有很多针对谐波多波束的研究，比如利用基波和+1、+2次谐波形成多波束，或者利用±1次谐波以及基波产生多波束。根据傅里叶级数特性可知，随着谐波次数变高，其能量越来越小，因此在实际中往往只能利用到+1次谐波，这使得大量基于高次谐波的应用非常困难。通过改进硬件结构，可以提升谐波的能量，但这样会增加系统成本；而通过优化时间序列，只能提升某一次谐波的能量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于时间调制线性阵列的双向波束形成方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于时间调制线性阵列的双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时间调制线性阵列的双向波束形成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤1，构建能形成双向波束的时间调制线性阵列的阵列因子；/n步骤2，根据所需旁瓣、波束指向和零陷方向，计算时间调制线性阵列中每个阵元的开关时间；/n步骤3，由开关时间进行调制，形成双向波束。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于时间调制线性阵列的双向波束形成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，构建能形成双向波束的时间调制线性阵列的阵列因子；
步骤2，根据所需旁瓣、波束指向和零陷方向，计算时间调制线性阵列中每个阵元的开关时间；
步骤3，由开关时间进行调制，形成双向波束。


2.根据权利要求1所述的基于时间调制线性阵列的双向波束形成方法，其特征在于，步骤1所述构建能形成双向波束的时间调制线性阵列的阵列因子AF(θ,t)为：



其中，B表示波束总数，B＝2，N表示阵元总数，d为每个阵元之间的间距，ω0＝2πf0表示载频信号的角频率，f0为载频信号，k表示波数，θ表示信号方向，Ub,n(t)表示第n个阵元第b个序列的开关时间函数，分别表示第n个阵元第b个序列的时间差、时间和，分别控制谐波的相位和幅度。


3.根据权利要求1或2所述的基于时间调制线性阵列的双向波束形成方法，其特征在于，步骤2所述根据所需旁瓣、波束指向和零陷方向，计算时间调制线性阵列中每个阵元的开关时间，具体基于递推最小二乘算法进行计算，过程包括：
由递推最小二乘算法求取每个阵元的加权值：



式中，表示第n个阵元的相位项，|wn|表示第n个阵元的幅度项；
根据所述加权值计算时间序列，第b个产生+1谐波的序列为：



式中，表示第n个阵元第b个序列的幅度项，表示的相位值。


4.根据权利要求1或2所述的基于时间调制线性阵列的双向波束形成方法，其特征在于，步骤2所述根据所需旁瓣、波束指向和零陷方向，计算时间调制线性阵列中每个阵元的开关时间，具体基于遗传算法进行计算，过程包括：
步骤2-1，以实数值表示每个时间序列和作为基因；个体由基因组成，每个个体的长度为2N；之后随机生成初始种群、初始交叉概率、初始变异概率、初始迭代次数；
步骤2-2，根据产生波束的要求构建适应度函数，将每个个体代...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪晨，马越，吴文，蒋梦杰，唐辉，倪培双，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32