宽带非频变的非均匀间隔阵列天线方向图综合方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种宽带非频变的非均匀间隔阵列天线方向图综合方法及装置。该方法，包括以下步骤：在宽带工作的频率范围内，用均匀间隔的虚拟天线阵列拟合非均匀间隔的目标天线阵列，并基于所述虚拟天线阵列建立连续的第一空时谱；基于该第一空时谱获取适用快速傅里叶变换的第二空时谱；对所述第二空时谱进行初始化设置，并设定优化目标以及最大迭代次数；根据所述优化目标以及最大迭代次数对所述第二空时谱进行整形优化迭代，得到目标空时谱。

【技术实现步骤摘要】
宽带非频变的非均匀间隔阵列天线方向图综合方法及装置
本申请涉及天线
，具体而言，涉及一种宽带非频变的非均匀间隔阵列天线方向图综合方法及装置。
技术介绍
宽带阵列天线已广泛用于各种领域中，例如通信、声纳、雷达和成像系统。其中，具有非频变方向图的宽带阵列天线，由于能够接收感兴趣的宽带信号而不会产生波形失真，因此近年来受到越来越多的关注。目前，已经提出了许多技术用于宽带非频变阵列天线方向图综合，例如：凸优化方法、傅里叶变换方法和多速率处理。这些技术应用于均匀间隔的阵列，一般以最高频率对应波长的一半为阵元间隔。因此，宽带非频变阵列通常需要相当多的天线阵元，这也增加了整个硬件系统的复杂度和成本。目前，可以使用非均匀的阵元位置以减少所需的阵元数量，进而减少整个硬件系统的复杂度和成本。在此基础上，为了提高计算效率，已经提出了基于非均匀快速傅里叶变换的多种技术用于非均匀间隔阵列天线方向图综合。这些技术可以保留快速傅里叶变换的高效性，但仅用于单个频率或窄带。另一方面，对于宽带非频变领域，现有部分用于非均匀间隔阵列的技术。例如，一些技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带非频变的非均匀间隔阵列天线方向图综合方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在宽带工作的频率范围内，用均匀间隔的虚拟天线阵列拟合非均匀间隔的目标天线阵列，并基于所述虚拟天线阵列建立连续的第一空时谱；/n基于该第一空时谱获取适用快速傅里叶变换的第二空时谱；/n对所述第二空时谱进行初始化设置，并设定优化目标以及最大迭代次数；/n根据所述优化目标以及最大迭代次数对所述第二空时谱进行整形优化迭代，得到目标空时谱。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽带非频变的非均匀间隔阵列天线方向图综合方法，其特征在于，包括以下步骤：
在宽带工作的频率范围内，用均匀间隔的虚拟天线阵列拟合非均匀间隔的目标天线阵列，并基于所述虚拟天线阵列建立连续的第一空时谱；
基于该第一空时谱获取适用快速傅里叶变换的第二空时谱；
对所述第二空时谱进行初始化设置，并设定优化目标以及最大迭代次数；
根据所述优化目标以及最大迭代次数对所述第二空时谱进行整形优化迭代，得到目标空时谱。


2.根据权利要求1所述的宽带非频变的非均匀间隔阵列天线方向图综合方法，其特征在于，所述在宽带工作的频率范围内，用均匀间隔的虚拟天线阵列拟合非均匀间隔的目标天线阵列，并基于所述虚拟天线阵列建立连续的第一空时谱，包括以下步骤：
获取所述阵列天线的阵元数目、阵元位置、工作的频率范围、阵元所接的有限长数字滤波器的长度，并将阵元位置分解为阵元至第一个阵元的距离与第一个阵元的位置之和，改写每个阵元端接有限长数字滤波器的宽带阵列天线的远场方向图；
在宽带工作的频率范围内，设定用于拟合一个实际阵元所需的虚拟阵元数目，并设定虚拟阵元间距，计算出虚拟阵元的总数目；
引入虚拟天线阵列的滤波器系数和归一化空间角频率ζ＝2πfdsinθ/c，其中d为虚拟阵元间距，频率f∈[fL，fU]，fL为工作频率范围的最低频率，fU为工作频率范围的最高频率，θ是从阵列宽边测量的波传播方向，c是介质中的波传播速度；
对ζ均匀采样，并使用最小化均方误差法，得到目标天线阵列滤波器系数与虚拟天线阵列滤波器系数之间的计算关系；
结合目标天线阵列天线和虚拟天线阵列天线的计算关系，将基于目标天线阵列的远场方向图改写为基于虚拟天线阵列的宽带方向图；
引入归一化时间角频率η＝2πfTs，其中Ts是时间采样间隔，通过代换ζ和η，将基于虚拟天线阵列天线的宽带方向图改写为基于虚拟天线阵列天线建立连续的第一空时谱。


3.根据权利要求2所述的宽带非频变的非均匀间隔阵列天线方向图综合方法，其特征在于，所述基于该第一空时谱获取适用快速傅里叶变换的第二空时谱，包括：
根据虚拟阵元总数目及有限长数字滤波器长度，获取对应的二维快速傅里叶变换点数K×M，其中，L为有限长数字滤波器长度，为虚拟阵元总数目；
对所述第一空时谱的空时域进行拓展及采样，获得适用二维快速傅里叶变换的第二空时谱。


4.根据权利要求2所述的宽带非频变的非均匀间隔阵列天线方向图综合方法，其特征在于，η在区间[2πfLTs，2πfUTs]内，ζ在区间[-2πfd/c，2πfd/c]内。


5.根据权利要求2所述的宽带非频变的非均匀间隔阵列天线方向图综合方法，其特征在于，根据所述优化目标以及最大迭代次数对所述第二空时谱进行整形优化迭代，得到目标空时谱，包括：
S111、使用空时谱主瓣整形技术、空时谱副瓣整形技术以及空时谱陷波整形技术对所述第二空时谱中不符合优化目标的值进行优化，得到第三空时谱；
S112、对所述第三空时谱进行二维快速傅里叶逆变换，并截断为预设大小的虚拟天线阵列的滤波器系数矩阵；
S113、根据所述目标天线阵列和虚拟天线阵列的计算关系...

【专利技术属性】
技术研发人员：江鹏炜，刘颜回，陈礼阳，韩峰，朱春辉，叶龙芳，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35