CN108089161B - 一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法 - Google Patents

一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法，适用于被动雷达对抗同频同步相参诱饵。宽带接收天线阵为均匀M圆阵，构建目标来波垂直于天线阵列的导向矢量以及空域范围内的导向矢量样本序列，让两组导向矢量进行相关运算，形成天线阵列合成波束，根据工程需要和接收功率值，设置功率门限，选择空域范围，剔除视场外目标来波的干扰，本发明基于功率反馈进行天线阵列合成波束的空域选择，该方法在方位、俯仰两维形成空间圆域，设置门限作为空域选通条件，有效剔除圆域外目标来波的干扰。

Description

一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法
技术领域
本发明涉及一种合成波束空域选择方法，特别是一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法。
背景技术
被动雷达在实际应用中经常会出现视场外强辐射源干扰问题，天线单元受到工程应用的限制，一般尺寸较小，波束较宽，被动雷达常用的测向体制，相位干涉仪、空间谱估计测向算法，受到解算相位模糊以及相位误差导致的测角模糊错误的限制，不具备空域选择的能力，比幅测向法存在副瓣截获的问题也不具备空域选择的能力。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法，解决传统测向体制中空域选择能力差的问题。
一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法，其具体步骤为：
第一步 构建基于圆阵布局的天线阵列测向系统
基于圆阵布局的天线阵列测向系统，包括：被动天馈模块、宽带接收通道模块、信号处理模块以及连接各个模块所需的微波电缆、射频电缆和控制电缆。
被动天馈模块的功能为：接收目标辐射源的微波信号；
宽带接收通道模块的功能为：将接收到的微波信号下变频为中频模拟信号；
信号处理模块的功能为：将中频模拟信号数字化，测量数字信号的相位信息，并解算出角度，对导向矢量进行相关运算，设置门限剔除干扰。
第二步 宽带接收通道模块处理接收的微波信号
宽带接收通道模块对微波信号进行接收、滤波和下变频，得到目标辐射源的中频模拟信号。
第三步 信号处理模块获取通道的相位并计算角度以及得到导向矢量
信号处理模块得到每个通道的相位信息，并解算出来波信号的俯仰角、方位角，得到M元圆阵相对于波达方向为
Figure GDA0002891619670000011
的信号的导向矢量M×1维为：
Figure GDA0002891619670000021
Figure GDA0002891619670000022
为来波的俯仰角，θi为方位角。
截获目标时，天线阵列对准目标来波方向，即目标来波俯仰角、方位角均为0，以天线A1为基准，得到来波信号的导向矢量为as(0,0)＝[1,1...,1]T M×1
在空域范围内，以设定的步进，选取不同俯仰、方位角度，以天线A1为基准，得到其他天线与天线A1的相位差，得到空域范围内的导向矢量样本序列。
第四步 信号处理模块对导向矢量进行相关运算并设置门限
信号处理模块对来波信号的导向矢量与空域范围构建的导向矢量样本序列进行相关运算，得到空域范围内的天线阵列合成波束，采用导向矢量相关值最大准则为相关函数，表达式如下：
Figure GDA0002891619670000023
式中，as(0,0)为目标来波信号的导向矢量，
Figure GDA0002891619670000024
为选取俯仰角为
Figure GDA0002891619670000025
方位角θi对应的导向矢量样本，
Figure GDA0002891619670000026
为俯仰角
Figure GDA0002891619670000027
方位角θi对应的导向矢量与as(0,0)的相关值，它反映了天线阵列对应于不同来波方向接收的功率值。
以俯仰向、方位向、天线阵列接收功率值为坐标，绘制三维图形，根据工程需要和接收功率值，设置功率门限，选择空域范围，剔除视场外目标来波的干扰。
至此，完成了基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择。
本发明基于功率反馈进行天线阵列合成波束的空域选择方法，该方法在方位、俯仰两维形成空间圆域，设置合理门限作为空域选通条件，可以有效剔除圆域外目标来波的干扰。
附图说明
图1一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法所述阵列天线与来波信号的位置关系示意图。
具体实施方式
一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法，其具体步骤为：
第一步 构建基于圆阵布局的天线阵列测向系统
基于圆阵布局的天线阵列测向系统，包括：被动天馈模块、宽带接收通道模块、信号处理模块以及连接各个模块所需的微波电缆、射频电缆和控制电缆。
被动天馈模块的功能为：接收目标辐射源的微波信号；
宽带接收通道模块的功能为：将接收到的微波信号下变频为中频模拟信号；
信号处理模块的功能为：将中频模拟信号数字化，测量数字信号的相位信息，并解算出角度，对导向矢量进行相关运算，设置门限剔除干扰。
第二步 宽带接收通道模块处理接收的微波信号
宽带接收通道模块对微波信号进行接收、滤波和下变频，得到目标辐射源的中频模拟信号。
第三步 信号处理模块获取通道的相位并计算角度以及得到导向矢量
信号处理模块得到每个通道的相位信息，并解算出来波信号的俯仰角、方位角，得到M元圆阵相对于波达方向为
Figure GDA0002891619670000031
的信号的导向矢量M×1维为：
Figure GDA0002891619670000032
Figure GDA0002891619670000033
为来波的俯仰角，θi为方位角。
截获目标时，天线阵列对准目标来波方向，即目标来波俯仰角、方位角均为0，以天线A1为基准，得到来波信号的导向矢量为as(0,0)＝[1,1...,1]T M×1
在空域范围内，以设定步进，选取不同俯仰、方位角度，以天线A1为基准，得到其他天线与天线A1的相位差，得到空域范围内的导向矢量样本序列。
第四步 信号处理模块对导向矢量进行相关运算并设置门限
信号处理模块对来波信号的导向矢量与空域范围构建的导向矢量样本序列进行相关运算，得到空域范围内的天线阵列合成波束，采用导向矢量相关值最大准则为相关函数，表达式如下：
Figure GDA0002891619670000041
式中，as(0,0)为目标来波信号的导向矢量，
Figure GDA0002891619670000042
为选取俯仰角为
Figure GDA0002891619670000043
方位角θi对应的导向矢量样本，
Figure GDA0002891619670000044
为俯仰角
Figure GDA0002891619670000045
方位角θi对应的导向矢量与as(0,0)的相关值，它反映了天线阵列对应于不同来波方向接收的功率值。
以俯仰向、方位向、天线阵列接收功率值为坐标，绘制三维图形，根据工程需要和接收功率值，设置功率门限，选择空域范围，剔除视场外目标来波的干扰。
至此，完成了基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择。

Claims (1)

1.一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法，其特征在于具体步骤为：
第一步 构建基于圆阵布局的天线阵列测向系统
基于圆阵布局的天线阵列测向系统，包括：被动天馈模块、宽带接收通道模块、信号处理模块以及连接各个模块所需的微波电缆、射频电缆和控制电缆；
被动天馈模块的功能为：接收目标辐射源的微波信号；
宽带接收通道模块的功能为：将接收到的微波信号下变频为中频模拟信号；
信号处理模块的功能为：将中频模拟信号数字化，测量数字信号的相位信息，并解算出角度，对导向矢量进行相关运算，设置门限剔除干扰；
第二步 宽带接收通道模块处理接收的微波信号
宽带接收通道模块对微波信号进行接收、滤波和下变频，得到目标辐射源的中频模拟信号；
第三步 信号处理模块获取通道的相位并计算角度以及得到导向矢量
信号处理模块得到每个通道的相位信息，并解算出来波信号的俯仰角、方位角，得到M元圆阵相对于波达方向为
Figure FDA0002989633380000011
的信号的导向矢量M×1维为：
Figure FDA0002989633380000012
Figure FDA0002989633380000013
为来波的俯仰角，θi为方位角；
截获目标时，天线阵列对准目标来波方向，即目标来波俯仰角、方位角均为0，以天线A1为基准，得到来波信号的导向矢量为as(0，0)＝[1，1...，1]T M×1
在空域范围内，以设定的步进，选取不同俯仰、方位角度，以天线A1为基准，得到其他天线与天线A1的相位差，得到空域范围内的导向矢量样本序列；
第四步 信号处理模块对导向矢量进行相关运算并设置门限
信号处理模块对来波信号的导向矢量与空域范围构建的导向矢量样本序列进行相关运算，得到空域范围内的天线阵列合成波束，采用导向矢量相关值最大准则为相关函数，表达式如下：
Figure FDA0002989633380000021
式中，as(0,0)为目标来波信号的导向矢量，
Figure FDA0002989633380000022
为选取俯仰角为
Figure FDA0002989633380000023
方位角θi对应的导向矢量样本，
Figure FDA0002989633380000024
为俯仰角
Figure FDA0002989633380000025
方位角θi对应的导向矢量与as(0,0)的相关值，它反映了天线阵列对应于不同来波方向接收的功率值；
以俯仰向、方位向、天线阵列接收功率值为坐标，绘制三维图形，根据工程需要和接收功率值，设置功率门限，选择空域范围，剔除视场外目标来波的干扰；
至此，完成了基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择。
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