一种基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法，属于雷达技术领域，解决了现有技术在共形阵列波束综合中，无法进行单元波束遮挡的判别的技术问题。该方法包括：步骤1、根据锥台共形相控阵结构特点，沿圆周向扇区和上下锥台划分子阵并编号；步骤2、提取当前锥台相控阵波束指向角步骤3、根据波束指向方向上单元的遮挡情况，打开未受遮挡的天线单元的射频收发通道，关闭受遮挡的天线单元的射频收发通道；步骤4、考虑随机馈相、相位误差补偿的因素，求出锥台阵列中第n阵元相对于基准单元的波控码C(n)；步骤5、和路回波由锥台相控阵所有子阵接收回波叠加形成。本发明专利技术实现了基于锥台共形相控阵的和路波束的形。于锥台共形相控阵的和路波束的形。于锥台共形相控阵的和路波束的形。

【技术实现步骤摘要】
一种基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法


[0001]本专利技术涉及雷达
，尤其涉及一种基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法。

技术介绍

[0002]相控阵天线具有波束指向和波束形状快速变化的能力，易于形成多个波束，可在空间实现信号功率合成。这些特点使相控阵天线广泛应用于雷达、通信、电子战、导航等领域，目前，在这些领域所采用的相控10阵天线基本都是平面相控阵天线，将阵列天线中各个单元安装在平台的表面上，阵列天线的表面与平台外形相吻合，可形成“共形阵列天线”。
[0003]常规平面天线体制由于结构和性能的局限性，已经难以满足发展的需要，形相控阵相比传统平面相控阵在扫描范围和同时多目标等方面具有更优的扫描波束特性。
[0004]圆锥体是一种典型共形体代表，其波束形成关键技术可以与其它共形体有良好的共通性。基于锥台表面的共形相控阵可以同时具备大角度扫描和前向探测能力。
[0005]和差单脉冲测角是雷达实现测角的主要途径之一。其基本原理是对接收的雷达目标回波进行处理，构造和路及差路方向图，形成和差回波信息，并利用目标回波信息在和路及差路之中的差异性，通过特定算法模型提取出目标偏离波束指向轴的角度，从而获取目标角度。
[0006]在共形曲面上，由于各天线阵元的位置不同导致单元方向指向不一致，同时在宽角扫描时，存在波束扫描过程中结构遮挡等问题，只利用一套固定的和差波束形成网络无法满足波束形成需求，甚至会有无法形成差方向图的问题。
[0007]因此，为了满足共形相控阵单脉冲测角需求，需要在波束切换过程中对各子阵进行动态选取和组合，以形成共形相控阵的和差波束。

技术实现思路

[0008]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法，用以解决共形布阵条件下相控阵和方向图综合问题。
[0009]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0010]本专利技术提供了一种基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1、根据锥台共形相控阵结构特点，沿圆周向扇区和上下锥台划分子阵并编号；
[0012]步骤2、提取当前锥台相控阵波束指向角
[0013]步骤3、根据波束指向方向上单元的遮挡情况，打开未受遮挡的天线单元的射频收发通道，关闭受遮挡的天线单元的射频收发通道；
[0014]步骤4、考虑随机馈相、相位误差补偿的因素，求出锥台阵列中第n阵元相对于基准单元的波控码C(n)；
[0015]步骤5、和路回波由锥台相控阵所有子阵接收回波叠加形成。
[0016]进一步地，在步骤1中，在进行锥台共形相控阵子阵划分时，从锥台共形相控阵的垂直于旋转轴的投影面看去，沿圆周方向划分扇区，作为子阵分区然后进一步将锥台共形相控阵以平行于锥台底部平面的平面为分界划分子区，至此每个最小分区模块均为组成锥台共形相控阵的一个子阵。
[0017]进一步地，在步骤2中，锥台共形相控阵波束指向描述采用右手系坐标形式，锥台共形相控阵波束指向离轴角θ为波束指向方向矢量与z轴夹角，随与z轴夹角增大取值增大，取值范围为[0
°
,180
°
]。
[0018]进一步地，在步骤2中，锥台共形相控阵波束指向方位角为波束指向方向矢量在xoy面的投影矢量与x轴的夹角，随逆时针方向取值增大，取值范围为[
‑
180
°
，180
°
]。
[0019]进一步地，在步骤3中，天线单元贴附在锥台表面，对于锥台相控阵，各天线单元的开关状态可由TR组件进行独立控制。
[0020]进一步地，在步骤3中，天线单元n的遮挡情况由单元n法向单位矢量与波束指向单位矢量的内积决定，若则天线单元n不受遮挡；若则天线单元n受遮挡；
[0021]其中θ
L
为单天线元开关阈值角，其选取值由天线单元方向图在偏离法向方向上的幅值大小决定。
[0022]进一步地，在步骤4，锥台阵列中第n阵元相对于基准单元的波控码C(n)；
[0023]C(n)＝δ
i，j
‑
X(n)α
‑
y(n)β
‑
z(n)γ
[0024]式中，
[0025]α＝ksin(θ)cos(φ)，由信号处理给出；
[0026]由信号处理给出；
[0027]γ＝kcos(θ)，由信号处理给出；
[0028]n
‑
锥台阵列中阵元编号；
[0029]k＝2π/λ；
[0030]θ为球坐标系下波束指向与Z轴的夹角；
[0031]为波束指向在XOY面的投影与X轴的夹角；
[0032]δ
i,j
为天馈线的初始相位；
[0033][x(n)y(n)z(n)]为第n个阵元的位置坐标。
[0034]进一步地，在步骤1中，在进行子阵划分时，从锥台转轴的投影面看去，沿圆周方向划分扇区，作为子阵分区；然后将锥台共形相控阵以平行于锥台底部平面的平面为分界划分子区，至此每个最小分区模块均为组成锥台共形相控阵的一个子阵。
[0035]进一步地，在步骤1中，从垂直于旋转轴z轴的投影面xoy面看去，沿锥台共形相控阵的圆周方向均匀划分为8个扇区，在此基础上再按照上、下两层锥台，沿与xoy面平行的平面，划分为上下两层锥台，最终共形成16个子阵。
[0036]进一步地，在步骤3中，天线单元方向图在偏离法向70
°
以外区域急剧衰减，定义为对方向图无贡献，定义单元开关阈值角θ
L
取值70
°
，据此控制每个天线单元开关状态。
[0037]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0038](1)本专利技术实现了在共形阵列波束综合中，能够判断单元波束的遮挡情况，并将遮
挡部分的单元波束关闭，从而避免遮挡波束对精度的影响。
[0039](2)本专利技术对所有编号的子阵的回波信号进行叠加，获得锥台共形相控阵和路回波信号。
[0040](3)本专利技术通过相位控制提高波束之间的相位精确，从而提高相控阵工作精度。
[0041]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0042]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0043]图1是本专利技术实施例提供的一种45
°
半锥角384单元锥台共形相控阵示意图；
[0044]图2是图1所示锥台共形相控阵16子阵划分俯视图；
[0045]图3a是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据锥台共形相控阵结构特点，沿圆周向扇区和上下锥台划分子阵并编号；步骤2、提取当前锥台相控阵波束指向角步骤3、根据波束指向方向上单元的遮挡情况，打开未受遮挡的天线单元的射频收发通道，关闭受遮挡的天线单元的射频收发通道；步骤4、考虑随机馈相、相位误差补偿的因素，求出锥台阵列中第n阵元相对于基准单元的波控码C(n)；步骤5、和路回波由锥台相控阵所有子阵接收回波叠加形成。2.根据权利要求1所述的基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法，其特征在于，在所述步骤1中，在进行锥台共形相控阵子阵划分时，从锥台共形相控阵的垂直于旋转轴的投影面看去，沿圆周方向划分扇区，作为子阵分区然后进一步将锥台共形相控阵以平行于锥台底部平面的平面为分界划分子区，至此每个最小分区模块均为组成锥台共形相控阵的一个子阵。3.根据权利要求1所述的基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法，其特征在于，在所述步骤2中，锥台共形相控阵波束指向描述采用右手系坐标形式，锥台共形相控阵波束指向离轴角θ为波束指向方向矢量与z轴夹角，随与z轴夹角增大取值增大，取值范围为[0
°
,180
°
]。4.根据权利要求3述的基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法，其特征在于，在所述步骤2中，锥台共形相控阵波束指向方位角为波束指向方向矢量在xoy面的投影矢量与x轴的夹角，随逆时针方向取值增大，取值范围为[
‑
180
°
，180
°
]。5.根据权利要求4所述的基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法，其特征在于，在所述步骤3中，天线单元贴附在锥台表面，对于锥台相控阵，各天线单元的开关状态由TR组件进行独立控制。6.根据权利要求5所述的基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法，其特征在于，在所述步骤3中，天线单元n的遮挡情况由单元n法向单位矢量与波束指向单位矢量的内积决定，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙一北，耿强，齐文超，
申请(专利权)人：北京华航无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：