[发明专利]一种无冗余阵元的一阶可调差分阵列的优化设计方法有效

申请号：	202010824086.5	申请日：	2020-08-17
公开（公告）号：	CN112073873B	公开（公告）日：	2021-08-10
发明（设计）人：	陈华伟;涂全胜	申请（专利权）人：	南京航空航天大学
主分类号：	H04R3/00	分类号：	H04R3/00
代理公司：	南京经纬专利商标代理有限公司 32200	代理人：	施昊
地址：	210016 江***	国省代码：	江苏;32
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摘要：
搜索关键词：	一种冗余一阶可调阵列优化设计方法
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【权利要求书】：

1.一种无冗余阵元的一阶可调差分阵列的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过短时傅里叶变换，在频域采用二阶泰勒近似分别设计单极子和偶极子差分特征波束，然后根据调解参数α合成阵列响应

其中，θ为方位角，φ为俯仰角，E＝[E₁,E₂,E₃]^T为导向矢量，上标T表示转置，对应三个阵元的阵列响应分别为E₁＝1，E₂＝exp(2jΩsinφcosθ)，E₃＝exp[2jΩsinφcos(θ-γ)]，为虚数单位，γ为阵列夹角，Ω＝ωd/(2c)，ω＝2πf，f为频率，d为相邻阵元的距离，c为声音在空气中的传播速度；

W表示三个阵元的加权因子：

W＝αW_m+(1-α)W_d

其中，W_m为归一化单极子特征波束加权因子，W_d为偶极子加权因子：

W_m＝[1,0,0]^T

其中，θ_s为调向角度；

(2)构造最小二乘意义下残差代价函数：

其中，为期望响应；

针对J(γ,θ_s)分析不同阵列夹角γ条件下，残差代价函数极值对应的调向角度θ_s；

(3)根据残差代价函数极值和给定的调向空间推导出调向空间内残差代价函数最优解所对应的阵列夹角γ，即为最终的优化阵型分布；其中为调向空间上限值。

2.根据权利要求1所述无冗余阵元的一阶可调差分阵列的优化设计方法，其特征在于，阵列夹角γ≠60°，即阵列为非等边三角形阵型分布。

3.根据权利要求1所述无冗余阵元的一阶可调差分阵列的优化设计方法，其特征在于，在步骤(2)中，根据阵列响应和加权因子计算阵列性能指标——白噪声增益和指向性因数：

其中，WNG(γ,θ_s)为白噪声增益，DF(γ,θ_s)为指向性因数。