CN110058218B - 一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法及系统 - Google Patents

一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法，仅需要对简单时序的设计便可达到与多输入多输出MIMO和相控MIMO阵列相似，甚至更好的探测性能，并且不同于传统射频隐身雷达，由于时序的伪随机性，能够赋予雷达良好的射频隐身性能，基于上述方法本发明还提供了一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成系统，其具有结构简单，易于实现的特点。本发明通过控制四维天线时序的生成条件，在保证辐射信号具有良好的射频隐身性能的情况下，容易地实现发射天线或是不同射频开关之间的子阵间的正交，接收端接收回波并进行信号处理，便可同时获取多个目标的信息。

Description

一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法及系统
技术领域
本发明属于天线工程技术领域，尤其涉及一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法及系统。
背景技术
1959年，美国休斯飞机公司(Hughes Aircraft Company)的Shanks和Bickmore等人在空间三维变化的常规天线阵上引入时间维，初次提出了四维天线阵和时间调制的概念。1963年，美国学者Kummer等人提出了时间调制天线阵的概念：通过对天线激励的周期性通断，可以在“时间”维控制天线的辐射孔径尺寸。时间调制天线阵列属于四维天线阵的一种。四维天线阵列采用射频开关按照预定的工作时序控制每个单元的工作状态，使天线阵的口径随时间变化，即具有时间调制特性，从而大大增加天线阵的设计自由度。四维天线阵在综合低/超低副瓣方向图与赋形波束方面很有优势，已经取得诸多成果。近年来，四维天线阵的工程应用研究日益受到重视。作为一种设计灵活性很强的新型阵列天线，四维天线在雷达与通信领域具有非常大的应用空间与潜在优势，但关于四维天线阵在同时改善雷达的射频隐身和探测性能中的应用还未见报道。
在A.Hassanien等人发表的文献“Phased-MIMO radar:a tradeoff betweenphased-array and MIMO radars”中，提出相控MIMO雷达的概念。通过将发射天线划分为多个子阵，每个子阵间发射正交波形，子阵内各单元发射相参波形，从而同时获得相干处理增益与波形分集增益。由于该技术在相控阵雷达与MIMO雷达间作了折衷与平衡，所以称为相控MIMO雷达，但是这种相控MIMO雷达在发射波束形成时，不仅同样需要多个雷达信号源，并且由于各单元间需要有一定的相干性，这将给收发组件的设计和制造带来极大挑战。考虑到四维天线阵在有效控制天线辐射上面的优势，如果能用四维天线阵实现灵活的发射波束形成，将不仅能简化雷达系统结构，还能具备不亚于相控MIMO雷达的良好波束形成特性。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法及系统通过控制四维天线时序的生成条件，在保证辐射信号具有良好的射频隐身性能的情况下，容易地实现发射天线或是不同射频开关之间的子阵间的正交，接收端接收回波并进行信号处理，便可同时获取多个目标的信息。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
本方案提供一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法，包括如下步骤：
S1、将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号传送至射频开关；
S2、利用射频开关的通断对所述雷达波形信号进行时序调制，得到调制后的雷达信号；
S3、将所述调制后的雷达信号通过发射天线进行辐射发送，并将辐射信号经探测目标反射形成回波信号；
S4、通过接收天线接收所述回波信号，并将所述回波信号转换成数字信号；
S5、将所述数字信号依次进行匹配滤波、数字波束合成以及FFT处理，得到探测目标在速度、角度和距离平面上的分布信息，从而形成射频隐身发射波束。
再进一步地，所述步骤S1包括如下步骤：
S101、将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号，通过放大器进行放大处理，得到放大后的雷达波形信号；
S102、将所述放大后的雷达波形信号通过发射机传送至功分器，进行分流处理，得到分流后的雷达波形信号；
S103、将所述分流后的雷达波形通过移相器传送至射频开关，从而实现将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号传送至射频开关。
再进一步地，所述步骤S2中的时序调制包括以下两种情况：
若探测目标所在的期望范围未知时，采用伪随机正交时序对射频开关进行调制，且探测全空域范围内的多个目标；
若探测目标所在的期望范围已知时，采用伪随机准正交时序对射频开关进行调制，且探测期望范围内的多个目标。
再进一步地，所述对射频开关进行调制的伪随机正交时序的表达式如下：
Figure BDA0002039865530000031
其中，
Figure BDA0002039865530000032
表示以第p个时间间隔为积分区间的积分，Uk(t)表示第k个发射天线的时序函数，Ul(t)表示第l个发射天线的时序函数，t表示时间，τk,p表示第k个单元在第p个时间间隔的导通持续时间，(k,l)＝1,2,3,...N，N表示发射天线的总数。
再进一步地，所述对射频开关进行调制的伪随机准正交时序的表达式如下：
Figure BDA0002039865530000033
其中，
Figure BDA0002039865530000034
表示以第p个时间间隔为积分区间的积分，Uk(t)表示第k个发射天线的时序函数，Ul(t)表示第l个发射天线的时序函数，d表示相邻两个发射天线单元之间的间距，t表示时间，τk,p表示第k个单元在第p个时间间隔的导通持续时间，(k,l)＝1,2,3,...N，N表示发射天线的总数，M表示子阵单元的总数。
再进一步地，所述步骤S4其具体为：
利用接收天线接收所述回波信号，并将所述回波信号依次经低噪声放大器放大处理，经下变频器进行下变频器处理，最后通过数模转换器转换成数字信号，以实现将所述回波信号转换成数字信号。
基于上述方法，本发明还提供了一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成系统，包括雷达信号生成子系统、与所述雷达生成子系统连接的雷达信号发射子系统，以及与所述雷达信号发射子系统连接的雷达信号接收子系统。
进一步地，所述雷达信号生成子系统包括直接数字频率合成器，所述直接数字频率合成器的输出端与所述雷达信号发射子系统连接，所述直接数字频率合成器用于生成雷达波形信号，并将所述雷达波形信号传送至所述雷达信号发射子系统。
再进一步地，所述雷达信号发射子系统包括与所述直接数字频率合成器的输出端连接的放大器、与所述放大器连接的发射机、与所述发射机连接的功分器、与所述功分器连接的移相器、与所述移相器连接的射频开关、与所述射频开关连接的发射天线，以及与所述发射天线连接的开关控制电路，其中，
所述放大器用于将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号进行放大处理，得到放大后的雷达波形信号；
所述发射机用于将放大后的雷达波形信号与本振信号混频，并将混频后的雷达波形信号发送至功分器；
所述功分器用于将所述混频后的雷达波形信号进行分流处理，得到分流后的雷达波形信号；
所述移相器用于调控分流后的雷达波形信号的相位，使辐射能量波束在空间中指向预设的角度；
所述射频开关用于对所述雷达波形信号进行时序调制，得到调制后的雷达信号；
所述发射天线用于将所述调制后的雷达信号辐射发送；
所述开关控制电路用于控制每个射频开关通断。
再进一步地，所述雷达信号接收子系统包括接收天线、与所述接收天线连接的低噪声放大器、与所述低噪声放大器连接的下变频器、与所述下变频器连接的数模转换器、与所述数模转换器连接的匹配滤波器、与所述匹配滤波器连接的数字波束合成器，以及与所述数字波束合成器连接的FFT处理器，其中，
所述接收天线用于接收由发射天线发出的辐射信号反射形成的回波信号；
所述低噪声放大器用于将所述回波信号进行放大处理，并将放大后的回波信号传输至下变频器；
所述下变频器用于将所述放大后的回波信号变频到中频，并将变频后的信号传送至数模转换器；
所述数模转换器用于将经下变频处理后的回波信号进行AD转换得到数字信号；
所述匹配滤波器用于将所述数字信号进行滤波处理，并将滤波后的数字信号传送至数字波束合成器；
所述数字波束合成器用于将滤波后的数字信号进行数字波束合成处理，并将处理结果传送至FFT处理器；
所述FFT处理器用于将数字信号进行快速傅里叶变换处理，以提取探测目标在速度、角度和距离平面上的分布信息。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种低复杂度的射频隐身实现方法，仅需要对简单时序的设计便可达到与多输入多输出MIMO和相控MIMO阵列相似甚至更好的探测性能，并且不同于传统射频隐身雷达，本发明对辐射信号进行了有效调控，使不同角度的辐射信号特征不同，且频谱分散，难以被截获，同时由于时序的伪随机性，能够赋予雷达良好的射频隐身性能，具有结构简单，易于实现的特点；
(2)本发明将四维天线阵辐射边带能量作为可利用的信号能量的一部分，跟传统四维天线阵相比，有效地提高了辐射效率；
(3)本发明为了协同考虑发射天线的射频隐身性能，重点研究了其发射波束形成，其实际应用中，接收波束形成也可采用同样的方法，以此简化系统复杂度，提高系统性能；
(4)本发明中的伪随机正交时序通过改变预设的探测方向，可以得到各个方向的发射波束，改变发射天线的导通持续时间，还可以进行幅度加权，对发射波束方向图进行赋形，有效地提高了探测精度；
(5)本发明中的伪随机准正交时序通过将伪随机正交时序中发射天线间的正交性重新考虑为子阵间的正交性，并且子阵间可以重叠，以便能提高四维天线阵辐射能量波束的方向性；
(6)本发明中通过设计时序，可以通过对目标的感知或利用已获得的目标信息随时切换，从而对发射与接收波束进行灵活、高效地控制；
(7)本发明在进行发射波束设计的过程中，还兼顾了射频隐身性能的改善，在维持较好的波束形成灵活性的情况下，尽可能提高了其射频隐身性能，在传统隐身波形设计达到瓶颈时，提供了新的可行方案。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本发明中四维天线阵的结构示意图。
图3为本发明中伪随机正交时序生成的示意图。
图4为本发明中伪随机准正交时序生成方式的示意图。
图5为本实施例中伪随机正交时序的示意图。
图6为本实施例中在伪随机正交时序调制下的四维天线阵在角度与频率维的辐射方向图。
图7为本实施例中在伪随机正交时序调制下的加载三角线性调频连续波信号的四维天线阵辐射信号在0度方向上的魏格纳分布图。
图8为本实施例中在伪随机正交时序调制下的加载三角线性调频连续波信号的四维天线阵辐射信号在15度方向上的魏格纳分布图。
图9为本实施例中仿真环境目标设置示意图。
图10为本实施例中在伪随机正交时序调制下的四维天线阵在预设方向为0度时的发射波束方向图。
图11为本实施例中伪随机正交时序调制下的四维天线阵在假设的仿真环境中的探测结果示意图。
图12为本实施例中伪随机准正交时序的示例图。
图13为本实施例中在伪随机准正交时序调制下的四维天线阵在角度与频率维的辐射方向图。
图14为本实施例中在伪随机准正交时序调制下的加载三角线性调频连续波信号的四维天线阵辐射信号在0度方向上的魏格纳分布图。
图15为本实施例中在伪随机准正交时序调制下的加载三角线性调频连续波信号的四维天线阵辐射信号在15度方向上的魏格纳分布图。
图16为本实施例中在伪随机准正交时序调制下的四维天线阵在预设方向为0度时的发射波束方向图。
图17为本实施例中伪随机准正交时序调制下的四维天线阵在假设的仿真环境中的探测结果示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例
本发明提出了一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法及系统，将伪随机与不同射频开关之间的时序正交有机结合，通过控制四维天线时序的生成条件，能在保证辐射信号具有良好的射频隐身性能的情况下，容易地实现发射天线或是不同射频开关之间的子阵间的正交，接收端接收回波并进行信号处理，便可同时获取多个目标的信息。本发明集合了MIMO雷达与四维天线阵技术的优点，能极大提升系统的射频隐身性能与波束形成的灵活性。
如图1所示，本实施例公开了一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法，其实现方法如下：
S1、将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号传送至射频开关，其包括如下步骤：
S101、将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号，通过放大器进行放大处理，得到放大后的雷达波形信号；
S102、将所述放大后的雷达波形信号通过发射机传送至功分器，进行分流处理，得到分流后的雷达波形信号；
S103、将所述分流后的雷达波形通过移相器传送至射频开关，从而实现将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号传送至射频开关；
S2、利用射频开关的通断对所述雷达波形信号进行时序调制，得到调制后的雷达信号，其中，所述时序调制包括以下两种情况：
若探测目标所在的期望范围未知时，采用伪随机正交时序对射频开关进行调制，且探测全空域范围内的多个目标，所述对射频开关进行调制的伪随机正交时序的表达式如下：
其中，
Figure BDA0002039865530000092
表示以第p个时间间隔为积分区间的积分，Uk(t)表示第k个发射天线的时序函数，Ul(t)表示第l个发射天线的时序函数，t表示时间，τk,p表示第k个单元在第p个时间间隔的导通持续时间，(k,l)＝1,2,3,...N，N表示发射天线的总数；
若探测目标所在的期望范围已知时，采用伪随机准正交时序对射频开关进行调制，且探测期望范围内的多个目标，所述对射频开关进行调制的伪随机准正交时序的表达式如下：
其中，
Figure BDA0002039865530000094
表示以第p个时间间隔为积分区间的积分，Uk(t)表示第k个发射天线的时序函数，Ul(t)表示第l个发射天线的时序函数，d表示相邻两个发射天线单元之间的间距，t表示时间，τk,p表示第k个单元在第p个时间间隔的导通持续时间，(k,l)＝1,2,3,...N，N表示发射天线的总数，M表示子阵单元的总数；
S3、将所述调制后的雷达信号通过发射天线进行辐射发送，并将辐射信号经探测目标反射形成回波信号；
S4、通过接收天线接收所述回波信号，并将所述回波信号转换成数字信号，其具体为：
利用接收天线接收所述回波信号，并将所述回波信号依次经低噪声放大器放大处理，经下变频器进行下变频器处理，最后通过数模转换器转换成数字信号，以实现将所述回波信号转换成数字信号；
S5、将所述数字信号依次进行匹配滤波、数字波束合成以及FFT处理，得到探测目标在速度、角度和距离平面上的分布信息，从而形成射频隐身发射波束。
如图2所示，基于上述方法，本发明还公开了一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成系统，包括雷达信号生成子系统、与所述雷达生成子系统连接的雷达信号发射子系统，以及与所述雷达信号发射子系统连接的雷达信号接收子系统。
所述雷达信号生成子系统包括直接数字频率合成器，所述直接数字频率合成器的输出端与所述雷达信号发射子系统连接，所述直接数字频率合成器用于生成雷达波形信号，并将所述雷达波形信号传送至所述雷达信号发射子系统。
所述雷达信号发射子系统包括与所述直接数字频率合成器的输出端连接的放大器、与所述放大器连接的发射机、与所述发射机连接的功分器、与所述功分器连接的移相器、与所述移相器连接的射频开关、与所述射频开关连接的发射天线，以及与所述发射天线连接的开关控制电路，其中，
所述放大器用于将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号进行放大处理，得到放大后的雷达波形信号；
所述发射机用于将放大后的雷达波形信号与本振信号混频，并将混频后的雷达波形信号发送至功分器；
所述功分器用于将所述混频后的雷达波形信号进行分流处理，得到分流后的雷达波形信号；
所述移相器用于调控分流后的雷达波形信号的相位，使辐射能量波束在空间中指向预设的角度；
所述射频开关用于对所述雷达波形信号进行时序调制，得到调制后的雷达信号；
所述发射天线用于将所述调制后的雷达信号辐射发送；
所述开关控制电路用于控制每个射频开关通断。
所述雷达信号接收子系统包括接收天线、与所述接收天线连接的低噪声放大器、与所述低噪声放大器连接的下变频器、与所述下变频器连接的数模转换器、与所述数模转换器连接的匹配滤波器、与所述匹配滤波器连接的数字波束合成器，以及与所述数字波束合成器连接的FFT处理器，其中，
所述接收天线用于接收由发射天线发出的辐射信号反射形成的回波信号；
所述低噪声放大器用于将所述回波信号进行放大处理，并将放大后的回波信号传输至下变频器；
所述下变频器用于将所述放大后的回波信号变频到中频，并将变频后的信号传送至数模转换器；
所述数模转换器用于将经下变频处理后的回波信号进行AD转换得到数字信号；
所述匹配滤波器用于将所述数字信号进行滤波处理，并将滤波后的数字信号传送至数字波束合成器；
所述数字波束合成器用于将滤波后的数字信号进行数字波束合成处理，并将处理结果传送至FFT处理器；
所述FFT处理器用于将数字信号进行快速傅里叶变换处理，以提取探测目标在速度、角度和距离平面上的分布信息。
本实施例中，以16个均匀排布的发射天线与1个全向接收天线为例，发射天线间距为半个波长。如图2所示，给出了发射天线阵的结构示意图。信号源生成三角线性调频连续波信号，其周期为10us,带宽为4MHz，功分器将信号分流后，传至各个射频开关，通过射频开关的通断操作对天线阵施以时间调制。最后信号到达各单元并由各单元辐射出去。
本实施例中，首先按图3所示方式生成伪随机正交时序，生成的时序如图5所示，然后采用图5所示的伪随机正交时序对天线进行调制。如图6所示，在非0度方向上，天线的辐射能量是紊乱的，且散布于频率维上，这将有利于提高雷达的射频隐身性能和探测性能。此外，如图7和图8所示，将0度和15度方向上的辐射信号运用魏格纳分布分析方法画出其魏格纳分布图，从图中可以看到在0度方向上，雷达信号未受到调制，而在15度方向上雷达信号的参数被隐藏得很好。只要不是在0度方向附近，利用其他方向信号所获得的魏格纳分布图均是紊乱的，均把雷达信号参数隐藏起来了，并且由于时序是非周期的，具有随机性，因而截获机难以采用相干积累的方法检测到信号。但对于雷达接收机来说，由于已知具体时序成分，可以根据回波有效合成出发射方向图，从而得到目标的速度、距离和角度等信息。
如图9所示，假设存在四个目标分别位于(-40°,60m),(0°,30m),(10°,50m)和(40°,70m)。其中，(-40°,60m)和(40°,70m)处的目标为干扰目标。四维天线阵辐射经由伪随机正交时序调制过的线性调频信号，在空间中经由目标反射后返回。如图10所示，四维天线阵相比MIMO阵在副瓣电平上有差异，事实上这是由于时序的伪随机性造成在每一个脉冲重复周期内，每一个单元时所受到的时间加权不一定是一致的所导致，这就导致合成发射波束可能在每一个脉冲重复周期内，其副瓣都有一定差异。可以通过给时序生成限制更多条件来对其发射波束赋形，然而这将使得其射频隐身性能退化。因此，为保证足够的射频隐身性能，在该实施例中，并没有给时序的生成使用更多的限制条件。
接收天线接收回波信号，将回波信号与各个方向的发射信号进行相关处理，也即匹配滤波后，可得到目标在角度-距离平面上的分布图，如图11所示。可以发现，四个目标均被四维天线阵同时探测到，且由于非0度方向上的信号收到了时间调制，拓展了带宽，使得雷达探测距离分辨率得到了提升。从图11也可以看到，相比较于MIMO阵列的因距离-角度耦合导致探测精度差的问题，由四维天线阵所得到的探测结果，具有非常弱的距离-角度耦合，这就使得四维天线阵具有较好的探测精度。此外，从图11也可以发现，上述波束副瓣上的随机性对探测结果的影响十分微弱，而为了良好的射频隐身性能，这是完全值得的。
本实施例中，若是已知期望目标所在的方向范围，再继续用伪随机正交时序调制是不合适的。为了去除干扰目标的干扰，应按照图4所示方式产生时序，即为伪随机准正交时序。如图12所示，给出了一个伪随机准正交时序的例子。如图13所示，给出了采用伪随机准正交时序的四维天线阵辐射能量方向图。辐射能量聚焦在了±30度方向上，并且在非0度方向上的辐射仍然处于紊乱状态。同样地，如图14和图15所示，将0度和15度方向上的辐射信号运用魏格纳分布分析方法画出其魏格纳分布图，可以看到在0度方向上，雷达信号未受到调制，而在15度方向上雷达雷达信号的参数被隐藏得很好，且与伪随机正交时序调制时的情况类似，只要不是在0度方向附近，利用其他方向信号所获得的魏格纳分布图均是紊乱的，均把雷达信号参数隐藏起来了，同时也因为随机性，截获机难以进行相干积累。
本实施例中，运用伪随机准正交时序调制信号进行探测。如图16所示给出了预设探测方向为0度时的波束方向图。与采用伪随机正交时序时类似，副瓣方向上电平在不同脉冲重复周期也具有一定的随机性，但这对探测结果的影响并不大。探测结果如图17所示，可以清晰的发现，两个期望目标(0°,30m)和(10°,50m)出现在了图中，而干扰目标(-40°,60m)和(40°,70m)则没有出现，这正是由于伪随机准正交时序所带来的天线方向性的增强所导致。此外，若要探测其他角度范围的目标，则需要使用移相器将波束能量导至期望的角度。
由上述结果可知，本发明中四维天线阵在发射波束形成上面具有灵活度高，结构简单的优势，同时，伪随机生成的时序也使得四维天线阵发射信号具有良好的射频隐身性能，所有性能的改善均取决于开关时序，简单地通过时序控制电路控制开关时序便可控制天线的隐身和探测性能。相比MIMO阵列需要在各个单元通过繁琐的方法生成复杂的信号，具有显而易见的优势。

Claims (6)

1.一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号传送至射频开关；
S2、利用射频开关的通断对所述雷达波形信号进行时序调制，得到调制后的雷达信号；
所述步骤S2中的时序调制包括以下两种情况：
若探测目标所在的期望范围未知时，采用伪随机正交时序对射频开关进行调制，且探测全空域范围内的多个目标；
若探测目标所在的期望范围已知时，采用伪随机准正交时序对射频开关进行调制，且探测期望范围内的多个目标；
S3、将所述调制后的雷达信号通过发射天线进行辐射发送，并将辐射信号经探测目标反射形成回波信号；
S4、通过接收天线接收所述回波信号，并将所述回波信号转换成数字信号；
S5、将所述数字信号依次进行匹配滤波、数字波束合成以及FFT处理，得到探测目标在速度、角度和距离平面上的分布信息，从而形成射频隐身发射波束。
2.根据权利要求1所述的基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：
S101、将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号通过放大器进行放大处理，得到放大后的雷达波形信号；
S102、将所述放大后的雷达波形信号通过发射机传送至功分器，进行分流处理，得到分流后的雷达波形信号；
S103、将所述分流后的雷达波形通过移相器传送至射频开关，从而实现将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号传送至射频开关。
3.根据权利要求1所述的基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法，其特征在于，所述对射频开关进行调制的伪随机正交时序的表达式如下：
Figure FDA0002290518350000021
其中，
Figure FDA0002290518350000022
表示以第p个时间间隔为积分区间的积分，Uk(t)表示第k个发射天线的时序函数，Ul(t)表示第l个发射天线的时序函数，t表示时间，τk,p表示第k个单元在第p个时间间隔的导通持续时间，(k,l)＝1,2,3,...N，N表示发射天线的总数。
4.根据权利要求1所述的基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法，其特征在于，所述对射频开关进行调制的伪随机准正交时序的表达式如下：
Figure FDA0002290518350000023
其中，
Figure FDA0002290518350000024
表示以第p个时间间隔为积分区间的积分，Uk(t)表示第k个发射天线的时序函数，Ul(t)表示第l个发射天线的时序函数，d表示相邻两个发射天线单元之间的间距，t表示时间，τk,p表示第k个单元在第p个时间间隔的导通持续时间，(k,l)＝1,2,3,...N，N表示发射天线的总数，M表示子阵单元的总数。
5.根据权利要求1所述的基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法，其特征在于，所述步骤S4其具体为：
利用接收天线接收所述回波信号，并将所述回波信号依次经低噪声放大器放大处理，经下变频器进行下变频器处理，最后通过数模转换器转换成数字信号，以实现将所述回波信号转换成数字信号。
6.一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成系统，其特征在于，包括雷达信号生成子系统、与所述雷达生成子系统连接的雷达信号发射子系统，以及与所述雷达信号发射子系统连接的雷达信号接收子系统；
所述雷达信号生成子系统包括直接数字频率合成器，所述直接数字频率合成器的输出端与所述雷达信号发射子系统连接，所述直接数字频率合成器用于生成雷达波形信号，并将所述雷达波形信号传送至所述雷达信号发射子系统；
所述雷达信号发射子系统包括与所述直接数字频率合成器的输出端连接的放大器、与所述放大器连接的发射机、与所述发射机连接的功分器、与所述功分器连接的移相器、与所述移相器连接的射频开关、与所述射频开关连接的发射天线，以及与所述发射天线连接的开关控制电路，其中，
所述放大器用于将直接数字频率合成器生成的雷达波形信号进行放大处理，得到放大后的雷达波形信号；
所述发射机用于将放大后的雷达波形信号与本振信号混频，并将混频后的雷达波形信号发送至功分器；
所述功分器用于将所述混频后的雷达波形信号进行分流处理，得到分流后的雷达波形信号；
所述移相器用于调控分流后的雷达波形信号的相位，使辐射能量波束在空间中指向预设的角度；
所述射频开关用于对所述雷达波形信号进行时序调制，得到调制后的雷达信号，其中：
所述时序调制包括以下两种情况：
若探测目标所在的期望范围未知时，采用伪随机正交时序对射频开关进行调制，且探测全空域范围内的多个目标；
若探测目标所在的期望范围已知时，采用伪随机准正交时序对射频开关进行调制，且探测期望范围内的多个目标
所述发射天线用于将所述调制后的雷达信号辐射发送；
所述开关控制电路用于控制每个射频开关通断；
所述雷达信号接收子系统包括接收天线、与所述接收天线连接的低噪声放大器、与所述低噪声放大器连接的下变频器、与所述下变频器连接的数模转换器、与所述数模转换器连接的匹配滤波器、与所述匹配滤波器连接的数字波束合成器，以及与所述数字波束合成器连接的FFT处理器，其中，
所述接收天线用于接收由发射天线发出的辐射信号反射形成的回波信号；
所述低噪声放大器用于将所述回波信号进行放大处理，并将放大后的回波信号传输至下变频器；
所述下变频器用于将所述放大后的回波信号变频到中频，并将变频后的信号传送至数模转换器；
所述数模转换器用于将经下变频处理后的回波信号进行AD转换得到数字信号；
所述匹配滤波器用于将所述数字信号进行滤波处理，并将滤波后的数字信号传送至数字波束合成器；
所述数字波束合成器用于将滤波后的数字信号进行数字波束合成处理，并将处理结果传送至FFT处理器；
所述FFT处理器用于将数字信号进行快速傅里叶变换处理，以提取探测目标在速度、角度和距离平面上的分布信息。
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