[发明专利]基于子带线性多约束最小方差准则的宽带发射自适应波束形成方法

说明书

本发明公布了一种基于子带线性多约束最小方差准则的宽带发射自适应波束形成方法，包括如下步骤：步骤一、设计宽带发射天线阵列，计算宽带阵列的输出信号；步骤二、设计子带滤波器组；步骤三、利用子带滤波器组中的分析滤波器组完成宽带信号的子带划分；步骤四、基于子带线性多约束最小方差准则计算各个子带自适应波束形成权矢量；步骤五、利用子带滤波器组中的综合滤波器组将经过处理的宽带信号进行重构。与现有技术相比，本发明方法的运算量较低，能在期望的方向形成更深的零陷，对干扰的抑制更强，系统性能更稳定，有利于工程实现。

技术领域

本发明属于阵列信号处理领域，具体涉及一种基于子带线性多约束最小方差准则的宽带发射自适应波束形成方法。

背景技术

现代雷达系统中部署的自适应阵列往往将用于衰减干扰信号的零陷置于接收端，诸如敌对干扰，无意电磁干扰或环境杂波等，这种方案的天线通常在孔径上以均匀的幅度加权进行发送，以最大化主波束增益。这种在雷达接收端信号处理技术已日趋完善，通过优化雷达接收信号处理算法提升探测性能越来越困难，因此，最近越来越多的研究机构已经开发了用于在雷达的发射端创建零陷的技术，其好处是天线可以对干扰信号施加显著的双向损耗。迄今为止，所开发的大多数发射置零算法都适用于窄带应用，并假设无限的相位和幅度精度。

一般情况下，每个阵元所应用的加权值只计算在阵列信号的中心频率上，对应于阵元之间的半波长间距。此外，每个阵元后面的移相器只对信号中心频率进行校正。因此，每个阵元发射的宽带信号的实际相移会随实际频率而偏移，从而导致在整个信号带宽上，发射信号的零陷会偏离指向方向。

为了解决上述问题，Peter G.Vouras提出了一种宽带阵列鲁棒传输置零(RobustTransmit Nulling，RTN)波束形成算法，该算法为了使发射信号信噪比(SINR)最大，推导出了关于频率积分的SINR函数，并通过共轭迭代算法对SINR函数进行求解，从而得出最优抽头延迟线系数。由于该算法在共轭迭代初值设置存在一些问题且迭代步长计算复杂，为了得出最优解，往往需要多次共轭迭代，使计算量大幅度增加，增加了系统的负荷，不利于工程实施。

发明内容

本发明提供了一种基于子带线性多约束最小方差准则的宽带发射自适应波束形成算法，发射波束能够在期望位置形成深度很深且方向不随频率变化的零陷，降低了系统计算量，提高了系统稳定性，利于工程实现。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：

一种基于子带线性多约束最小方差准则的宽带发射自适应波束形成方法，具体包括如下步骤：

步骤一、设计宽带发射天线阵列，计算宽带阵列的输出信号；

步骤二、设计子带滤波器组；

步骤三、利用子带滤波器组中的分析滤波器组完成宽带信号的子带划分；

步骤四、基于子带线性多约束最小方差准则计算各个子带自适应波束形成权矢量；

步骤五、利用子带滤波器组中的综合滤波器组将经过处理的宽带信号进行重构。

进一步的，所述的宽带发射天线阵列是阵元个数为M的均匀直线阵列，每个阵元后面是一个等效于离散有限冲激响应滤波器的抽头延迟线(Tapped Delay Line，TDL)，TDL系数为J，宽带阵列的原始输出信号x(n)的最低频率为f_L，最高频率为f_H，n＝0,±1,±2,…。

TDL阵列的响应满足以下公式：