[发明专利]阵列误差存在时均匀圆阵天线低副瓣波束形成方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及雷达信号处理技术领域的阵列误差存在时均匀圆阵天线低副瓣波束形成方法。本发明可实现在阵列误差存在时对均匀圆阵天线进行低副瓣波束形成，得到良好的波束形成的结果。

背景技术

目前，国内外在雷达信号处理技术领域中，波束形成时所使用的导向矢量是理想情况下的导向矢量或者是校正以后的导向矢量。

北京交通大学在其专利申请文件“基于均匀圆阵列天线的多扇区空间复用方法及其系统”(公开号CN101674114，申请号200910093583.6，申请日2009.10.13)中进行波束形成时，所使用的导向矢量是理想情况下均匀圆阵天线的导向矢量。该专利申请所公开的技术存在的不足是，忽略了阵列误差对波束形成结果的影响，在实际应用中均匀圆阵天线存在着严重的阵列误差，导致波束形成的结果与理想情况下的波束形成结果偏差很大。

中国船舶重工集团公司第七一五研究所在其专利申请文件“一种U形阵波束形成加权方法”(公开号CN101149435A，申请号200710156454.8，申请日2007.10.23)中将参与波束形成的阵子投影到波阵面上然后通过加窗来完成波束形成，对阵列误差有一定的校正作用。该专利申请公开的技术存在的不足是，进行波束形成时阵列误差没有得到彻底的校正，残留的阵列误差将使波束形成结果变差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种阵列误差存在时均匀圆阵天线低副瓣波束形成方法，将阵列误差产生的影响矩阵因子看作均匀圆阵天线导向矢量的一部分，实际测量得到阵列误差存在时均匀圆阵天线的导向矢量，结合方向图综合方法计算得到均匀圆阵天线的低副瓣权系数，解决了现有技术忽略阵列误差或者阵列误差校正不彻底时得到的波束形成结果差的问题。

实现本发明目的的思路是，将阵列误差产生的影响矩阵因子看做均匀圆阵天线导向矢量的一部分，实际测量得到阵列误差存在时均匀圆阵天线的导向矢量，结合方向图综合方法计算得到均匀圆阵天线的低副瓣权系数，继而对均匀圆阵天线进行波束形成。

为了实现上述目的，本发明具体实现步骤包括如下：

(1)架设天线：将均匀圆阵天线架设在由步进电机驱动的转台上；

(2)放置信号源：将一单频的信号源放置于步骤(1)中均匀圆阵天线的远场；

(3)获得接收机通道修正矩阵；

(4)构建导向矢量：

4a)设定转台转动的次数：设定架设有均匀圆阵天线的转台转动次数为360次，并将转台初次转动的次数序号置为零；

4b)测量信号源到达角：利用全球定位系统或经纬仪测量出信号源到达角；

4c)构建信号源到达角的导向矢量：采集器采集均匀圆阵天线的接收信号，将采集到的任意一个快拍的信号作为步骤4b)中信号源到达角对应的导向矢量；

4d)判断转台是否转过设定的次数：

转台转动1°，将转台转动的次数序号增加1，判断转台转动的次数序号是否为360，如果是，则执行步骤4b)，否则，执行步骤4e)；

4e)导向矢量构建完成；

(5)修正导向矢量：

将步骤(3)获得的接收机通道修正矩阵左乘步骤(4)所构建的每个导向矢量；

(6)形成低副瓣波束：

采用方向图综合方法对修正后的导向矢量进行处理，产生低副瓣权系数，使用该低副瓣权系数对均匀圆阵天线进行波束形成。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，本发明将阵列误差作为均匀圆阵天线的固有属性，将阵列误差产生的影响矩阵因子看作均匀圆阵天线导向矢量的一部分，通过实际测量得到阵列误差存在时均匀圆阵天线的导向矢量，将阵列误差全部考虑在内，克服了现有技术不考虑阵列误差或者阵列误差校正不彻底而导致波束形成结果差的问题，使得本发明具有波束形成结果良好的优点。

第二，本发明采用方向图综合方法，对信号源的统计特性以及均匀圆阵接收信号模型没有任何要求，克服了现有技术因信号源统计特性的要求无法得到满足或者均匀圆阵天线接收信号模型与实际不一致而导致的波束形成结果差的问题，使得本发明具有实用性强的优点。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明实施例中采用八单元圆阵天线的示意图；

图3为本发明实施例所形成的波束图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

参照附图1对本发明的具体步骤做详细描述如下。