[发明专利]一种收发分置连续波相控阵雷达系统及其波束控制方法

权利要求书

1.一种收发分置连续波相控阵雷达系统，其特征在于，该系统的阵列天线结构布局选择四阵列结构布局，每一阵列方位覆盖90°范围，并且收发阵面分置，发射阵、接收阵间隔45°交替设置；

阵列天线的最佳阵面倾角以及阵列天线几何构型，根据相控阵雷达空间坐标系下的俯仰向扫描范围确定；

阵列天线方位向单元间距和俯仰向单元间距，根据最佳阵面倾角以及相控阵雷达空间坐标系下方位向扫描范围和俯仰向扫描范围确定；

阵列天线方位向单元数和俯仰向单元数，根据阵列天线方位向单元间距和俯仰向单元间距以及方位向波束宽度和俯仰向波束宽度的要求确定；

正弦空间坐标系下的波位编排，根据相控阵雷达正弦空间扫描区域范围，在正弦空间坐标系下确定；

相控阵雷达球坐标系下的波束分布，根据相控阵雷达正弦空间坐标系下的波位编排，在相控阵雷达球坐标系下确定；

发射波束和接收波束，根据相控阵雷达球坐标系下波束分布，控制阵列天线单元幅度和相位而形成。

2.根据权利要求1所述的收发分置连续波相控阵雷达系统，其特征在于，相控阵雷达空间坐标系下的每一阵列方位向扫描范围为az＝[-45°,45°]，以发射阵1法线方向为0°，顺时针方向为正，发射阵1方位扫描区域为(315°，360°)和(315°，45°)，发射阵2方位扫描区域为(45°，135°)，发射阵3方位扫描区域为(135°，225°)，发射阵4方位扫描区域为(225°，315°)；接收阵面相比于发射阵面错开45°，接收阵1方位扫描区域为(0°，90°)，接收阵2方位扫描区域为(90°，180°)，接收阵3方位扫描区域为(180°，270°)，接收阵4方位扫描区域为(270°，360°)。

3.根据权利要求1所述的收发分置连续波相控阵雷达系统，其特征在于，所述阵列天线的最佳阵面倾角以及阵列天线几何构型，通过以下过程确定：

记相控阵雷达空间坐标系下的俯仰向扫描范围为el，为使给定的扫描范围内波束的最大扫描角最小，确定最佳阵面倾角满足其中el_max表示俯仰向最大扫描角，el_min表示俯仰向最小扫描角；

阵列天线几何构型选用矩形栅格，天线单元位置等间隔排列。

4.根据权利要求3所述的收发分置连续波相控阵雷达系统，其特征在于，所述阵列天线方位向单元间距和俯仰向单元间距，通过以下过程确定：

根据相控阵雷达空间坐标系到正弦空间坐标系的转换公式，确定相控阵雷达正弦空间扫描区域范围：

α＝cos(el)×sin(az)

β＝sin(el)×cos(θ_T)-cos(el)×cos(az)×sin(θ_T)

其中α表示相控阵雷达正弦空间横坐标，β表示正弦空间纵坐标；az、el分别为相控阵雷达空间坐标系下方位向扫描范围和俯仰向扫描范围；θ_T为最佳阵面倾角；

参照阵列天线在笛卡尔坐标系中的几何模型，阵列天线排布在x-y平面内，阵列天线方位向单元间距记为d_x，根据方位向扫描范围内不出现栅瓣条件，确定方位向单元间距满足其中λ_min表示最小工作波长；

阵列天线俯仰向单元间距记为d_y，根据俯仰向扫描范围内不出现栅瓣条件，确定俯仰向单元间距满足

5.根据权利要求4所述的收发分置连续波相控阵雷达系统，其特征在于，所述阵列天线方位向单元数和俯仰向单元数，通过以下过程确定：

根据确定的方位向单元间距以及方位向波束宽度要求，阵列天线方位向单元数N_s满足其中λ_max表示最大工作波长，θ_3dB表示方位向3dB波束宽度；

根据确定的俯仰向单元间距以及俯仰向波束宽度要求，阵列天线俯仰向单元数M_s满足表示俯仰向3dB波束宽度。