[发明专利]一种解决栅瓣干扰问题的数字波束形成方法

摘要

本发明公开了一种解决栅瓣干扰问题的数字波束形成方法，通过单元级移相器结合功分网络将信号处理成子阵级的通道信号，然后将子阵级的通道信号经模数转换、数字正交解调成为基带信号，最后通过在数字波束形成处理板上的DSP中完成对栅瓣干扰信号的阻塞处理和权重矢量的计算，产生权重矢量，数字波束形成处理板上的FPGA进行加权处理形成最终的接收波束，使得对子阵级的栅瓣干扰无法处理的情况得到解决，能够自适应的抑制栅瓣干扰，同时保证期望方向的波束指向准确，具有较强的通用性。

主权项

1.一种解决栅瓣干扰问题的数字波束形成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A：利用阵列天线接收信号S，阵列天线包含M个天线单元，天线单元之间的间距为d，信号S为阵列天线中每个天线单元接收到的信号向量所组成的信号向量集合，即信号S为[s1，s2，…，sM]，s1，s2，…，sM均包含了来自栅瓣位置β度方向的期望信号和来自栅瓣位置α度方向的干扰；步骤B：信号S经过T/R组件，在T/R组件中首先通过低噪声放大器对信号S进行放大，然后通过移相器对放大后的信号进行移相，并得到移相后的信号X；步骤C：移相后的信号X经过功分网络合成为子阵级的通道信号Xs,每个子阵含有Nm个单元，合成矩阵对应的通道数为NN个，NN＝M/Nm；步骤D：经过功分网络合成后的通道信号Xs经过接收机，接收机先将通道信号Xs混频到中频，再经过模数转换到数字信号，最后经数字正交解调成为基带信号Xb；步骤E：基带信号Xb传送至数字波束形成处理板上进行自适应权重处理，数字波束形成处理板上的DSP完成权重矢量的计算，产生权重矢量W，数字波束形成处理板上的DSP完成权重矢量的计算的步骤为：步骤E1：根据栅瓣的干扰位置α、阵列结构和子阵划分计算出阻塞向量Ei，子阵阵中心间距d_sub＝Nm×d，阻塞向量进而构成阻塞矩阵Bb，Bb是NN‑1×NN维的矩阵，根据阻塞矩阵Bb，处理得到阻塞后的信号Xz，Xz＝Bb·Xb；步骤E2:计算协方差矩阵，根据阻塞后的信号Xz计算协方差矩阵Rxz，Rxz＝E[Xz·Xz^H]；步骤E3:根据阵列结构计算指向期望方向的合成矩阵Ta，Ta为M×NN维矩阵，结合期望的导向矢量Dd，Dd＝e^{‑j2πmdsin(β)/λ}m＝0,1,…,Nm‑1＝[1,e^{‑j2πdsin(β)/λ},e^{‑j2π2dsin(β)/λ},…,e^{‑j2π(Nm‑1)dsin(β)/λ}]^T，进而得到子阵合成之后的导向矢量Dt，Dt＝Ta^T·Dd；步骤E4：根据步骤E2计算得到的协方差矩阵Rxz和步骤E3计算得到的子阵合成之后的导向矢量Dt，计算权重矢量W,W＝inv(Rxz)Dt/(Dt^Hinv(Rxz)Dt)；步骤F:数字波束形成处理板上的FPGA(现场可编程门阵列)对步骤E4计算产生的 权重矢量W进行加权处理形成最终的接收波束。