[发明专利]适用于共形天线阵的抑制副瓣方法

说明书

本发明公开了一种基于共形天线阵的抑制副瓣的方法。主要解决现有技术不能对复杂的共形天线阵进行良好的副瓣进行抑制的问题。其方案是：创建共形天线阵和发射天线模型；发射天线对共形天线阵发射电磁波信号得到远场方向图；根据远场方向图确定所抑制副瓣的角度并得到在此角度处的激励信息；将激励信息组成激励矩阵；根据副瓣电平设计要求计算得出权值；将激励矩阵与权值相乘作为抑制了副瓣电平的共形天线阵的激励；利用商业软件计算该激励下共形天线阵的方向图。本发明利用时间反转与多波束叠加来抑制共形天线阵的副瓣，只需在想要抑制的副瓣角度处放置发射天线，且通过改变权值来调整激励，就可达到对副瓣的抑制，不仅抑制效果好，而且成本低。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种抑制副瓣波束的方法，可用于共形天线阵。

背景技术

在雷达系统，无线通信等众多领域中，往往需要通过对天线阵列进行波束赋形来实现电磁能量在空间中合理分布，进而提高电磁能量的有效利用率。通常情况下会要求天线阵列远场方向图的主瓣波束指向特定方向，同时对天线阵列的副瓣波束进行抑制，使得系统的电磁兼容能力和抗干扰能力得到有效提升。对于传统经典的天线阵波束赋形方法，如粒子群优化算法和遗传算法等，在对天线阵列实现波束赋形时，均需要求解满足设计波束要求的阵列天线激励，且需通过多次迭代求解的方式获得最优解，若对天线形式较为复杂的共形阵列进行波束赋形时，则需要进行更多的迭代次数和更长的求解时间。

西安电子科技大学在申请号为201911240795.2的专利申请中提出一种《适用于共形天线阵的波束赋形方法》，其是通过时间反演方法实现对共形天线阵列的波束赋形，该方法仅需进行多次时间反演处理，就可以得到多个单一波束的激励信息，无需在每一个频点上对波束方向图的损耗函数进行费时的数值优化。当对非规则排列的大规模天线阵列进行波束赋形时，无需对阵元间互耦以及载体的散射情况做出精确的测量，可大大降低成本。但是该方法仅可实现远场方向图的主瓣波束指向特定方向，并未涉及对副瓣波束的抑制，导致副瓣波束的增益较高，不满足实际应用的需求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种适用于共形天线阵的抑制副瓣波束的方法，以降低副瓣波束的增益，满足实际应用的需求。

本发明的技术方案是：利用时间反演方法结合多波束叠加方法来降低共形天线阵列的副瓣增益，其实现步骤包括如下：

(1)建立由M个天线单元与不规则载体组成的共形天线阵模型，设每个天线单元的工作频率F为450MHz，M大于等于2；

(2)在共形天线阵模型的方向远区处放置第一发射天线，并在该发射天线发射电磁波w(t)的情况下，利用时间反演方法求得共形天线阵模型的远场方向图，其中，θ_r为第一发射天线发射电磁波的w(t)的入射方向与+Y轴的夹角，为第一发射天线发射电磁波的w(t)的入射方向与+X轴的夹角；

(3)根据(2)中的远场方向图确定所抑制副瓣波束的角度并在共形天线阵模型方向的远区处放置第二发射天线，利用时间反演方法求得由第二发射天线发射电磁波w₂(t)时共形天线阵的激励；

(4)重复步骤(3)N次，得到N组波束指向的激励信息，将其组成激励矩阵S(ω)：

其中，S_i(ω)表示第i组波束指向的激励信息，s_ij(ω)表示第i组、第j个激励的值，i＝1～N,j＝1～M；

(5)根据对副瓣电平的设计要求，计算求出各波束在总场中所占的权值，得到权值向量α：

α＝(α₁ α₂ ... α_i ... α_N)^T，

其中，α_i表示第i组激励对应的权值，T代表转置；