[发明专利]大规模共形数字相控阵的波束控制方法

说明书

本发明公开的一种大规模共形数字相控阵的波束控制方法，旨在提供一种波束控制灵活，跟踪精度高的波束控制方法。通过下述技术方案予以实现：波控计算机根据逻辑波束号及轨道预报数据信息，计算任务目标位置信息的指向角度，利用得到的俯仰角、方位角滑窗选取激活阵元，通过光纤将激活阵元对应编号及指向角度传输至次级DBF模块；次级DBF模块利用激活阵元编号查找表获取激活阵元坐标，分布式计算激活阵元对应移相器的移相值和子阵时延参数，并完成子阵级时延滤波器时延线参数配置，将激活阵元编号及移相值的相关信息通过光纤传输至初级DBF模块，初级DBF模块完成激活阵元的移相参数配置，激活阵元装订移相器参数，实现对波束资源的控制。

技术领域

本发明涉及一种主要用于航天测控系统，可同时多波束的大规模(即阵元数量达上万个)共形数字相控阵的波束控制方法。

背景技术

数字波束形成(DBF)是阵列天线和信号处理等诸多领域的综合技术。DBF通过在基带上采用DSP或FPGA来完成对各阵元信号的加权求和运算，实现多波束形成。随着数字多波束及相控阵技术的快速发展，共形数字相控阵已实现了可同时多波束合成的功能。共形相控阵天线采用电控扫描的方式，扫描速度快、波束控制灵活、抗干扰能力强，且可以同时完成目标搜索、跟踪、引导等多项功能，并能工作在日益复杂和恶化的环境中。但是传统的数字多波束形成技术只是单波束形成的复制，随着波束形成数量的增加，系统硬件成倍增加，体积、功耗和重量上也成倍增加，硬件非常复杂，不利于工程应用。

相控阵系统阵面天线的波束指向由波束控制系统来执行，它主要通过对阵面各单元相位和增益的控制实现波束空间指向的变化。其中各单元相位变化对确定的阵列天线而言主要取决于天线波束指向角的变化。波束控制计算机根据波束指向要求对阵面各单元点的相位、幅度进行统一运算后将相位、幅度等数据分别传输至阵面各点，当相控阵面单元较多时，其计算量大，运算时间影响了波束扫描的速度。同时，随着相控阵面规模的增大，波束控制系统也越来越复杂，此时常规集中计算方法对数字信号处理器产生巨大压力，严重影响了波束控制的响应时间。由于现代相控阵电子系统对波束控制的速度要求越来越高，因此对系统的波束运算、数据传输等要求也相应提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有数字相控阵的波束控制方法存在的不足之处，提供一种针对大规模共形数字相控阵，波束控制灵活，跟踪精度高的大规模共形数字相控阵的波束控制方法方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种大规模共形数字相控阵的波束控制方法，其特征在于包括如下步骤：波控计算机根据逻辑波束号及轨道预报数据信息，计算任务目标位置信息的指向角度，利用得到的俯仰角、方位角滑窗选取激活阵元，通过光纤将激活阵元对应编号及指向角度传输至次级DBF模块；次级DBF模块利用激活阵元编号查找表获取激活阵元坐标，分布式计算激活阵元对应移相器的移相值和子阵时延参数，并完成子阵级时延滤波器时延线参数配置，将激活阵元编号及移相值的相关信息通过光纤传输至初级DBF模块，初级DBF模块利用激活阵元编号识别方法完成激活阵元的移相参数配置，激活阵元装订移相器参数，完成对波束资源的控制。

本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

波束控制灵活。本发明采用波控计算机，波控计算机根据DBF资源分配计划、任务需求和先验数据的任务优先级，确定逻辑波束号及轨道预报数据信息，计算任务目标位置信息的指向角度，利用得到的俯仰角、方位角的指向角度滑窗选取激活区域的激活阵元，通过光纤将激活阵元对应编号及指向角度传输至次级DBF模块，次级DBF模块进一步分布式计算激活阵元加权系数(移相值及时延值)，波控计算机与初级DBF模块、次级DBF模块相配合，利用滑窗控制及分布式计算方式，共同完成对波束资源的控制实现波束控制，可使波束扫描时副瓣不升高，主瓣不展宽，提升了波束控制的响应时间，避免了现有技术集中计算方法对数字信号处理器产生的巨大压力。