[发明专利]基于天线性能等效反演的相控阵雷达射频注入式仿真方法

权利要求书

1.一种基于天线性能等效反演的相控阵雷达射频注入式仿真方法，其特征是：基于相控阵雷达的天线波束合成原理，即基于原雷达阵列天线接收波束方向图，采用逆向化设计，对雷达天线阵面进行子阵化划分，通过设计各子阵的综合因子，使各子阵加权合成后的天线波束方向图与原雷达天线接收波束方向图保持一致，仿真系统只需按照划分的子阵模拟生成各子阵合成输出的雷达回波信号注入被测雷达即成；包括：相控阵雷达天线波束等效模拟方法和相控阵雷达回波信号等效模拟生成方法；

(1)相控阵雷达的天线由多个在平面或任意曲面上规律布置的天线辐射单元和信号功率分配/相加网络所组成，通过控制改变每个阵元接收信号的相位偏移量和幅度加权值来改变波束指向和波束形状，实现波束扫描；

包含M×N个天线单元的平面相控阵天线，天线单元沿zoy平面按等间距矩形格阵排列，呈M行N列排布，行、列单元间距分别为d₁和d₂，则在忽略空间传输路径差对各天线单元信号幅度影响的条件下，空间远区某一点处的天线方向图函数表示为：

其中,——阵元因子——天线单元方向图；

——阵列综合因子；

λ——工作波长；

d₁,d₂——阵列天线行、列单元间距；

α,β——天线阵内沿y轴方向——水平、z轴方向——垂直，各天线单元之间的激励相位差,即“阵内相位差”；

a_ik——第(i,k)天线单元的幅度加权系数为a_ik；

(2)对阵列天线进行子阵化划分，将阵面上的若干个单元作为一个整体，作为构成相控阵天线的一个基本单元，称为子阵，然后针对每个子阵设计信号馈电接收通道,其馈电接收网络视为两层网络，或两层以上网络，一层为子阵相加网路，是将子阵内各个天线阵元接收信号进行功率合成；另一层为波束形成网路，是对各子阵输出信号进行加权，得到期望的波束；

采用子阵化划分后，将每个子阵等效看成一个天线单元，整个阵列天线等效是由各个子阵按照规律排列而成；此时，分析整个阵列天线的天线方向图时，只需用子阵因子合成方向图代替阵元因子的天线单元方向图，用子阵综合因子代替阵列综合因子就行；

设包含M×N个天线单元的平面相控阵天线，设整个阵面划分为P×Q个子阵，每个子阵包含L×S个天线单元，子阵内各天线单元等幅馈电，则在忽略空间传输路径差对各天线单元信号幅度影响的条件下，空间远区某一点处的天线方向图函数表示为：

其中,——阵元因子为天线阵元方向图；

——子阵因子；

——子阵综合因子；

λ——工作波长；

α,β——天线阵内沿y轴方向-水平、z轴方向-垂直，各天线单元之间的激励相位差-阵内相位差；

d₁,d₂——阵列天线行、列单元间距；

b_ik——子阵第(i,k)天线单元的幅度加权系数；

c_ht——第(h,t)子阵的幅度加权系数；

针对采用射频波束合成技术的相控阵雷达，以任一天线波束，采用和差波束中的和波束，实现步骤为：

(1)、将雷达阵列天线划分为M，M≥1个子阵，每个子阵包含N个天线单元；

(2)、任意选择M个天线单元对应的馈电接收通道，作为仿真测试时的信号注入通道，其对应的加权系数记为a₁,a₂,…,a_M；

(3)、针对每个子阵，利用各子阵内对应的N个天线单元的加权因子，记为a_i1,a_i2,…,a_iN，i＝1,2,…M，计算得到M个子阵的合成方向图,记为f_i1，f_i2，…，f_iM，i＝1,2,…M；

(4)、考虑到测试过程中，所选择的M个信号注入通道对应的加权因子a₁,a₂,…,a_M仍有效，即仍会对注入的信号进行加权，为此需对各子阵的合成方向图进行反向修正，以抵消其影响，修正后的各子阵合成方向图为f₁/a₁,f₂/a₂,…,f_M/a_M；

(5)、利用修正后的子阵合成方向图，结合雷达与目标的空间相对位置关系，计算得到各子阵输出的雷达回波信号r₁(t),r₂(t),…,r_M(t)，该信号即为仿真系统需模拟的雷达回波信号。