[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

说明书

一种基于时间调制阵列的通信雷达一体化设计方法，本发明涉及通信雷达一体化设计方法。本发明为了解决现有一体化波形设计方法复杂性高、基于时分的一体化方法效率较低、基于空分的一体化方法可靠性及无法进行扫描探测的问题。本发明包括：一：计算得到第n个阵元加权值的幅值；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和时间调制阵列+1次谐波分量的阵列因子；三：计算第n个阵元加权值的相位；四：计算每个阵元射频开关的开启时间与关闭时间；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。本发明用于通信雷达一体化领域。

技术领域

本发明涉及通信雷达一体化设计领域，具体涉及基于时间调制阵列的通信雷达一体化设计方法。

背景技术

雷达系统与通信系统共存的技术一直以来都是人们研究的热点。通信和雷达相结合，可以充分发挥各自的优势，相互弥补各自的不足，大大提高整体作战的威力。第一，目前预警机雷达的主要功能是主动探测、目标定位和目标引导，由于预警机常常工作在恶劣电磁环境和具有针对性电子干扰的情况下，其通信能力会大幅降低。因此通信的抗干扰能力是决定系统能否发挥重要作用的关键因素之一。第二，为了适应现代作战环境，预警机不得不装备数量众多的电子设备如雷达设备、通信设备和电子对抗设备。这样占用了平台不少的宝贵空间。第三，目前装备在预警机上是数据链天线仍然是全向的。全向通信不需要对信号接收者进行定位，而雷达为了完成目标的定位和提高作用距离，采用定向发射。如能利用预警机雷达的强大的定向能力和低副瓣，通信的抗干扰性能和通信距离将极大地提高。第四，从民用通信的发展趋势来看，通信正从时域和频域逐步走向空域，定向通信、空分多址技术将成为未来的主流。基于空分的雷达通信一体化实质是对信号的处理从时频多址转入空分多址，符合现代技术的发展方向，也将是未来综合电子信息系统发展趋势。同时利用相控阵雷达的高增益、低副瓣、低旁瓣的特点会使得通信的抗干扰能力极大的提高。

现主要存在四种雷达通信一体化的方案，分别是一体化波形设计方法，基于时分的一体化，基于频分的一体化和基于空分的一体化。其中，一体化波形设计方法的集成度是最高的，但是波形的设计或实现都具有很高的复杂性。基于时分的一体化容易实现，但是通信和雷达的工作效率是最低的。基于频分的一体化存在很小的自干扰，但是单独的雷达和通信系统本身就是工作在不同的频段，因此这种一体化的方案意义不大。因此发展出了基于空分的一体化方案。传统的方案大多采用时间调制阵列的主瓣做雷达探测，利用调幅或幅移键控的调制方法对旁瓣的大小进行调整，并在此方向上实现通信。然而这种方案存在可以改进的地方。首先，雷达波束是静止不动的，无法进行扫描探测。第二，通信只能采用调幅或者幅移键控这种可靠性很低的方式。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有一体化波形设计方法复杂性高、基于时分的一体化方法效率较低、基于空分的一体化方法可靠性以及无法进行扫描探测的问题，而提出一种基于时间调制阵列的通信雷达一体化设计方法。

一种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(Dolph-Chebyshev)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)；

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

步骤四：设定通信方向θ_{m_c}，计算每个阵元(共N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(TMA)；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。