[发明专利]一种稳态距离-角度解耦合波束形成方法及系统

说明书

本发明属于信号处理技术领域，公开了一种稳态距离‑角度解耦合波束形成方法及系统，该方法包括：FDA雷达天线为共址发射‑接收天线，FDA雷达天线是具有M个阵元的均匀线阵，设计非线性频率步进量，根据非线性频率步进量FDA雷达发射天线得到发射信号，发射信号经远场目标反射后，FDA雷达接收天线得到接收信号；采用M个带通滤波器对接收信号进行带通滤波处理，得到滤波处理后的信号；采用M个混频器对滤波处理后的信号进行混频处理，得到混频处理后的信号；对混频处理后的信号进行波束形成，得到稳态距离‑角度解耦合波束；该方法打破了传统FDA发射方向图的距离角度二维耦合特性，解决了FDA方向图的时变问题，提高了距离‑角度域雷达目标参数检测与跟踪的精度。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，公开了一种稳态距离-角度解耦合波束形成方法及系统。

背景技术

相控阵天线通过采用移相器产生所需波束指向的各阵元相位配置实现电子波束捷变，具有波束扫描速度快，波束扫描精度高的优势，因此在军用与民用领域均取得了广泛的应用。近年来，一种具有更为灵活波束形成能力的新型阵列，频率分集阵(Frequencydiverse array,FDA)获得了国内外学者的广泛关注。在阵列天线的基础，FDA通过在阵元间引入微小的频率步进量，可产生距离角度依赖的二维波束。因此，与相控阵天线相比，FDA在目标参数估计、同时多任务、距离依赖型干扰抑制等领域，具有更优秀的潜在应用价值。

与相控阵仅角度依赖的远场静态方向图相比，FDA的远场发射方向图不仅具有距离与角度二维依赖特性，而且具有时间依赖特性。一方面FDA远场方向图的距离角度二维依赖特性不能满足精确目标参数估计的要求，另一方面，FDA远场方向图的时变特性也增加了阵列波束指向控制的难度与复杂度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种稳态距离-角度解耦合波束形成方法及系统，打破了传统FDA发射方向图的距离角度二维耦合特性，能够解决FDA方向图的时变问题，提高了距离-角度域雷达目标参数检测与跟踪的精度。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(一)一种稳态距离-角度解耦合波束形成方法，包括以下步骤：

步骤1，FDA雷达天线为共址发射-接收天线，所述FDA雷达发射天线是具有M个阵元的均匀FDA线阵，设计非线性频率步进量，根据所述非线性频率步进量FDA发射天线得到发射信号，所述发射信号经远场目标反射后，FDA接收天线得到接收信号；

步骤2，采用M个带通滤波器对所述接收信号进行带通滤波处理，得到滤波处理后的信号；

步骤3，采用M个混频器对所述滤波处理后的信号进行混频处理，得到混频处理后的信号；

步骤4，对所述混频处理后的信号进行波束形成，得到稳态距离-角度解耦合波束。

本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：

(1)步骤1中，所述非线性频率步进量用于指示任意相邻阵元之间所发射的FDA信号的频率步进量差，所述频率步进量差为非固定常数，具体表示如下：

△f_m-△f_m-1≠固定常数

其中，f_m为第m个阵元的发射信号频率，f_m＝f₀+△f_m,m＝1,2,…,M，其中，f₀为参考频率，△f_m为应用于第m个阵元的频率步进量，△f_m-1为应用于第m-1个阵元的频率步进量；

所述发射信号为：

其中，j为虚数单位，t为时间，为第m个阵元的初始相位；