[发明专利]一种基于笔形波束的阵列赋形波束解析合成方法

说明书

本发明提供一种基于笔形波束的阵列赋形波束解析合成方法，设计的阵列权系数的计算只与阵列单元个数和角度采样相关，可以对阵列权系数进行直接描述，即通过解析方法来计算阵列权系数以完成波束合成，包括步骤：1)初始化步骤；2)确定笔形波束对应的阵列权系数w_PBP；3)根据笔形波束对应的阵列权系数w_PBP构造笔形波束；4)利用笔形波束构建主瓣内各采样点对应的阵列波束向量F_PBP；5)计算赋形波束对应的加权系数6)得到合成的赋形波束f_SBP(θ)与阵列中各个阵元的阵列权系数ω_n。本发明大大加快了阵列赋形波束的合成速度，适应于解决大型阵列波束赋形问题。

技术领域

本发明涉及电磁波技术，特别涉及赋形波束合成技术。

背景技术

针对阵列赋形波束(shaped beam pattern,SBP)合成问题，现有方法主要分为两大类：进化类算法和凸优化算法。这两类方法通过迭代搜索所有可能的阵列权系数解空间，得到期望赋形波束对应的阵列权系数，能同时适用于均匀阵列和非均匀阵列。与此同时，其缺点也是明显的，即当阵列个数增加时，以上方法的计算量也随之激增，使得这些方法的计算量大大增加，严重影响阵列天线的实时扫描性能。基于均匀分布的阵列，到目前为止，还没有解析方法对赋形波束的阵列权系数进行直接优化，以得到赋形波束，如平顶方向图、余割平方方向图等。

在对赋形波束，如平顶方向图和余割平方方向图，进行合成时，现有方法主要通过迭代方法搜索阵列权系数的解空间来获得最优的阵列权系数，这些方法通常能够获得相应的最优解。但是在处理大型阵列的赋形波束合成问题时，这些方法的计算量大，计算时间长，不利于阵列天线波束的实时扫描。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种通过解析方法得到赋形波束对应的阵列权系数从而完成波束合成的方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种基于笔形波束(pencilbeam pattern,PBP)的阵列赋形波束解析合成方法，设计的阵列权系数的计算只与阵列单元个数和角度采样相关，可以对阵列权系数进行直接描述，即通过解析方法来计算阵列权系数以完成波束合成，包括步骤：

1)初始化步骤：对N个阵列单元进行等距布置，各阵列单元的位置为d_n，n＝1…N，对阵列天线波束方向图的整个空间进行网格划分得到各波束方向θ，设置赋形波束的主瓣范围Θ_ML，设置期望赋形波束F_desired,SBP；

2)通过现有的解析方法，如Chebychev切比雪夫方法、Taylor泰勒方法等计算得到确定笔形波束对应的阵列权系数w_PBP；

3)根据笔形波束对应的阵列权系数w_PBP构造笔形波束f_PBP(θ,θ_c)；

4)利用笔形波束构建主瓣Θ_ML内各采样点对应的阵列波束向量F_PBP；

5)计算赋形波束对应的加权系数

6)得到合成的赋形波束f_SBP(θ)与阵列中各个阵元的阵列权系数ω_n。

本发明的有益效果是，大大加快了阵列赋形波束的合成速度，适应于解决大型阵列波束赋形问题。

附图说明

图1不同中心角度平顶方向图赋形结果。

具体实施方式