[发明专利]一种延时校正宽带自适应阵列天线

权利要求书

1.一种延时校正宽带自适应阵列天线，其特征在于：

(1)宽带自适应阵列天线包括无源阵面模块、数字延时模块、宽带自适应滤波模块；无源阵面输出信号作为数字延时模块输入，数字延时模块输出作为宽带自适应滤波模块输入；

(2)无源阵面是一个阵元数为N的均匀线阵，阵元间距d为载波频率对应波长一半，其中N是大于2的自然数；第n个阵元输出模拟信号为x_n(t)，n＝1,2,...,N，该信号包含了宽带期望信号，宽带干扰信号和噪声信号，宽带期望信号入射角度为θ；

(3)数字延时模块由并行的N个通道构成，每个通道由ADC和数字延时滤波器构成；第n个通道的输入为第n个阵元输出模拟信号x_n(t)，x_n(t)经过ADC后转化为数字信号y_n(k)＝x_n(kT_s)，k为采样序号，T_s为采样周期；第n个ADC输出的数字信号y_n(k)经过第n个数字延时滤波器，输出为z_n(k)；

(4)数字延时模块的输出z_n(k)经过宽带自适应滤波模块，完成波束合成，输出为p(k)。

2.根据权利要求1所述一种延时校正宽带自适应阵列天线，其特征在于：

数字延时滤波器采用Farrow结构；对于第n个数字延时滤波器，根据期望信号入射角度θ，计算期望信号到达第n个阵元与到达第1个阵元的时间差τ_n，滤波器系数计算方法为：

每个数字延时滤波器阶数都为L-1，第n个数字延时滤波器的第l个系数c_nl，用M维常数矢量ξ_nl＝[ξ_nl,1 ... ξ_nl,M]、延时值τ_n和采样周期T_s的多项式表示，即其中，l＝1,2,...,L；常数矢量ξ_nl采用频域加权法计算。

3.根据权利要求1所述一种延时校正宽带自适应阵列天线，其特征在于：

宽带自适应滤波采用空时二维结构，每个阵元对应通道为一个J-1阶横向滤波器，空时二维滤波器权矢量w＝[w₁ ... w_N]^T是NJ维列矢量，其中w_n＝[w_n1 ... w_nJ]^T，w_nj表示第n个阵元通道的第j个权值，j＝1,...,J,符号“T”表示转置，空时二维滤波器权矢量采用Frost算法，计算方法为：

(1)定义NJ×J维矩阵其中对角线元素为N维列矢量c＝[1 1 ... 1]^T，定义P＝I-C(C^HC)^-1C，其中I是NJ×NJ维单位矩阵，定义J维列矢量f＝[1 0 ... 0]^T，步长且λ_max是信号协方差矩阵R最大特征值，符号“H”表示取共轭转置；

(2)初始化k＝1，w(1)＝C(C^HC)^-1f；

(3)对于第n个通道，第k次的采样快拍为J维列矢量z_n(k)＝[z_n(k) ... z_n(k-J+1)]^T，则空时二维滤波器的信号矢量z(k)＝[z₁(k) z₂(k) ... z_N(k)]^T为NJ维列矢量，而空时二维滤波器输出项为η(k)＝w^H(k)z(k)；

(4)权值更新方程w(k+1)＝C(C^HC)^-1f+P[w(k)-μη^*(k)z(k)]；

(5)判断权值是否收敛，如果已经收敛，则执行下一步，否则取k＝k+1，返回第(3)步；

(6)相控阵天线最后输出p(k)为p(k)＝w^H(k)z(k)。