[发明专利]一种基于时间调制阵列的通信雷达一体化设计方法

权利要求书

1.一种基于时间调制阵列的通信雷达一体化设计方法，其特征在于：所述基于时间调制阵列的通信雷达一体化设计方法包括以下步骤：

步骤一：根据均匀线阵的阵列因子的表达式，利用道尔夫-切比雪夫算法计算得到第n个阵元加权值的幅值a_n；具体过程为：

一个N元均匀线阵，阵元间距为d；

均匀线阵的阵列因子F(θ)表示为：

其中，是第n个阵元的加权值，波数β＝2π/λ，λ是波长，θ是入射波的入射方位角，ψ是入射波的入射天顶角；

设置旁瓣电平的大小，利用道尔夫-切比雪夫算法计算得到第n个阵元加权值的幅值a_n；

步骤二：对均匀线阵进行周期性调制，得到时间调制阵列基波分量的阵列因子F₀(θ)，以及时间调制阵列+1次谐波分量的阵列因子F₁(θ)；具体过程为：

第n个阵元由周期性函数U_n(t)调制，表示为：

其中t为时间，T_p是调制周期，m为周期参数，g_n(t)是门函数，写成：

周期性函数U_n(t)被傅里叶级数展开为：

其中F_p＝1/T_p是调制频率，α_nk是第k阶谐波系数，由下式计算：

在时间调制阵列中，式(1)重新写成：

时间调制阵列的阵列因子变成基波分量F₀(θ,ψ)和k次谐波分量F_k(θ,ψ)的和分别表示为：

当k＝0,1时，式(5)重写为以下形式：

其中u_1n和u_2n为中间变量，u_1n＝F_pτ_on,n，u_2n＝F_pτ_off,n；

将式(9)带入式(7)和式(8)，

步骤三：设定雷达扫描方向θ_{m_r}，计算第n个阵元加权值的相位具体过程为：

其中K为整数；

步骤四：设定通信方向θ_{m_c}，计算每个阵元射频开关的开启时间τ_on,n与关闭时间τ_off,n；具体过程为：

根据下式计算参数u_1n和u_2n：

其中w_n为中间变量，w_n＝sin[π(u_2n-u_1n)]；

根据下式每个阵元射频开关的开启时间τ_on,n与关闭时间τ_off,n：

步骤五：在发射模式时，将雷达信号和通讯信号混合送至时间调制阵列；在接收模式时，同时接收雷达信号和通讯信号，采用带通滤波器进行区分。

2.根据权利要求1所述的一种基于时间调制阵列的通信雷达一体化设计方法，其特征在于：所述步骤五中在发射模式时，将雷达信号和通讯信号混合送至时间调制阵列的具体过程为：

将雷达信号调制到中频F_I，将通信信号调制到中频F_I-F_p；将雷达与通信信号在数字域混合，使用数模转换器转化为模拟信号；将信号上变频为射频信号送至时间调制阵列；时间调制阵列将雷达信号发射至θ_{m_r}方向，将通信信号发射至θ_{m_c}方向，载波频率均为F_c。

3.根据权利要求2所述的一种基于时间调制阵列的通信雷达一体化设计方法，其特征在于：所述步骤五中在接收模式时，同时接收雷达信号和通讯信号，采用带通滤波器进行区分的具体过程为：

将时间调制阵列接收到的信号下变频至中频频率；使用模数转换器对混合的模拟信号进行采样；在数字域上，使用中心频率为F₁＝F_I的带通滤波器取出雷达信号；使用中心频率为F₂＝F_I+F_p的带通滤波器取出通信信号。