[发明专利]一种相控阵天线阵面加权方法

说明书

一种相控阵天线阵面加权方法，适用于近圆形阵面的幅度加权计算，能够综合考虑方向图低副瓣的目标要求、阵面形状自身的加权效果，并支持定量化的计算得出各阵元的通道所需的幅度加权量。本发明所提出的相控阵天线的阵面加权方法步骤为：首先，按照相应规则将圆形阵面分区，每个分区中的阵元对应着同一个幅度加权量；其次，将各分区的幅度加权量视为未知量，建立阵面自身加权影响、幅度加权配置与方向图副瓣指标之间的定量化关系，即构建关于各分区幅度加权量的等式方程；最后，求解等式方程，解出各分区的幅度加权量，并据此配置各分区中阵元通道的幅度加权值，完成相控阵阵面加权配置。

技术领域

本发明提出了一种相控阵天线阵面加权方法，涉及相控阵天线阵面设计技术领域。

背景技术

相控阵天线阵面采用阵列结构，通过改变各阵元的移相和衰减量来实现波束控制。不同于机械扫描天线的物理转动，相控阵天线仅需通过电信号控制即可实现波束捷变扫描，便于实现对动态目标的跟踪通信或跟踪探测；相控阵天线通过对不同阵元的幅相控制可以获得不同的方向图性能，波束控制较为灵活，便于实现波束赋形和自适应干扰抑制；相控阵天线各阵元均具备功率放大功能，可以实现发射分集，进而减轻大功率集中发射的压力。相控阵天线在通信、雷达等领域有着广阔的应用前景。

低副瓣是方向图性能的重要指标，有着诸多应用方向。相控阵各阵元合理的幅度加权是实现低副瓣方向图的重要途径。不同的阵面形状本身蕴含着加权效果，各阵元不同的幅度衰减量的配置可以再次叠加加权效果，阵面与幅度衰减量的共同作用促成了预期低副瓣的方向图效果。因此，如何在预期低副瓣目标下，在现有阵面形状的约束下，获取各阵元通道的幅度衰减量是一个值得探索的方向。

现有的方法，多是不考虑阵面本身加权效果的影响，或者采用经典阵面的加权方法进行计算(例如圆阵的加权计算方法)。本专利提出了一种新的阵面加权方法，适用于近圆形轮廓阵面的加权处理，该专利方法面向方向图低副瓣的目标要求，定量化地考虑阵面形状自身的加权效果，并支持直接计算得出各阵元的通道所需的幅度加权量。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种相控阵天线的阵面加权方法，适用于近圆形阵面的幅度加权计算，能够综合考虑方向图低副瓣的目标要求、阵面形状自身的加权效果，并支持定量化的计算得出各阵元的通道所需的幅度加权量。

本发明的技术解决方案是：

一种相控阵天线阵面加权方法，步骤如下：

(1)根据近圆形相控阵阵面的阵元数量、各阵元幅度衰减器的有效档位，以圆环区域的方式对相控阵阵面进行分区；

(2)根据阵面自身加权效果、各阵元幅度权值以及方向图副瓣指标，构建各分区幅度权值的等式方程；

(3)根据一维窗函数权值系数与副瓣目标电平的关系，求解分区幅度权值的等式方程，得到各分区中阵元通道的幅度权值x₁,x₂,…,x_N；

(4)根据求解得到的各分区中阵元通道的幅度权值x₁,x₂,…,x_N，完成相控阵阵面加权配置。

所述步骤(1)具体为：各分区以半径等量递增的同心圆为边界，最内侧分区为一圆形区域，其他分区均为圆环区域；对于跨分区的阵元，按照阵元几何中心最邻接的原则确定其所属分区。

所述分区的个数不多于幅度衰减器的有效档位数量，并且保证每个分区内都有有效阵元；半径最大的同心圆与相控阵阵面的外轮廓圆周一致。

所述幅度权值的等式方程具体为：