CN114218814A - 一种降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法 - Google Patents

一种降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法 Download PDF

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CN114218814A CN202210165602.7A CN202210165602A CN114218814A CN 114218814 A CN114218814 A CN 114218814A CN 202210165602 A CN202210165602 A CN 202210165602A CN 114218814 A CN114218814 A CN 114218814A
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Abstract

本发明公开了一种降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法：步骤1，根据稀疏分布天线阵列分布的口径D和阵元数N，以奇数元的非均匀布阵形式为分布式稀疏阵列的基本阵型；步骤2，选取稀疏分布天线阵列的中心阵元为参考阵元；步骤3，计算基本阵型所需要的阵元间距调整基础量：步骤4，计算各阵元相对于参考阵元的X坐标；步骤5，计算相位加权矢量组成的相位加权矩阵；步骤6，计算以距离r为变量的距离维波束图；步骤7，对阵元位置设置随机扰动；步骤8，计算新的波束图。本发明在无需幅度加权的条件下，仅通过优化配置阵元位置，实现较低副瓣的距离维数字波束形成效果，从而降低距离维从副瓣进入的干扰信号的影响。

Description

一种降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法
技术领域
本发明属于阵列信号处理领域的传感器阵列优化组阵和数字波束形成技术，涉及一种降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，该方法通过优化空间稀疏分布天线阵列的布阵方式，在距离维实现数字波束形成并降低副瓣的技术，具体是一种降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法。
背景技术
传统的天线阵列通常采用集中式布阵形式，为避免栅瓣或高旁瓣，阵元间距通常应满足d≤λ/2，其中λ表示信号波长。当阵列口径D与辐射源距离R满足远场条件R>2D 2/λ时，可以近似认为辐射源入射波为平行波。以M元的均匀线阵为例，辐射源入射方向为θ，则阵列流型可以表示为（1）式。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
(1)
其中，
Figure 29211DEST_PATH_IMAGE002
，则阵列信号可以表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。若θ 0为设定的波束指向，则数字波束形成的输出为：
Figure 844982DEST_PATH_IMAGE004
(2)
由于传统天线阵列形式的阵列流型表示为与入射信号方向θ相关的矢量，而与其距离无关，因此仅能实现方向维的数字波束形成（DBF）效果，即通过对各阵元接收信号的相位加权，可以使得阵列远场方向图的最大波束指向设定的方向，从而实现对特定方向入射信号的最大能量接收。当阵元是均匀分布时，常规相位加权的波束图如图1所示。
基于传统阵列形式只能实现方向维的波束形成，并且降低副瓣往往需要同时进行幅度加权和相位加权，相位加权能够保证主瓣增益最大，而幅度加权可能造成增益下降。通过采用稀疏分布的多个阵元，适度拉大阵列间距和口径，在一定距离范围内，则可以实现距离维的波束形成。然而由于阵元稀疏分布会造成距离维波束副瓣抬高，引入副瓣干扰。
发明内容
针对传统组阵形式只能实现方向维数字波束形成，并且降低副瓣往往需要同时幅度加权和相位加权的局限性。本发明的目的在于，给出一种降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，在无需幅度加权的条件下，仅通过优化配置阵元位置和相位加权，实现较低副瓣的距离维数字波束形成效果，从而降低距离维从副瓣进入的干扰信号的影响。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以解决：
本发明提供了一种降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，具体包括如下步骤：
步骤1，根据稀疏分布天线阵列分布的口径D和阵元数N，以奇数元的非均匀布阵形式为分布式稀疏阵列的基本阵型，该基本阵型的阵元分布的X坐标向量为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 541543DEST_PATH_IMAGE006
；λ为信号波长；
步骤2，选取稀疏分布天线阵列的中心阵元为参考阵元，其X坐标为x 0 =0；
步骤3，计算基本阵型所需要的阵元间距调整基础量：
步骤4，根据阵元间距调整基础量计算各阵元相对于参考阵元的X坐标x n ；
步骤5，按照需要实现的距离维波束形成的信号波长λ、主瓣所指方向、距离维的并行波束数L和主瓣所在距离，计算距离维并行波束中形成第l个波束的相位加权矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 842074DEST_PATH_IMAGE008
，从而得到距离维并行波束形成的L个相位加权矢量组成的相位加权矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；
步骤6，计算以距离r为变量的距离维波束图
Figure 471638DEST_PATH_IMAGE010
；
其中，相位加权矩阵
Figure 566633DEST_PATH_IMAGE009
;阵列流型矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，其第n个元素
Figure 547228DEST_PATH_IMAGE012
根据下式计算得到，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；r≤R，r是辐射源到阵列的距离；x n 为第n个阵元到参考阵元的X坐标；
Figure 946723DEST_PATH_IMAGE014
；
步骤7，对阵元位置设置随机扰动
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，得到阵元扰动后形成的距离维波束图
Figure 837318DEST_PATH_IMAGE016
；
步骤8，计算新的波束图f c (r)=min(f a (r), f b (r))。
进一步的，所述步骤1中，D为30m，L=6。
进一步的，所述步骤3中，所述阵元间距调整基础量d 1和d 2据下式计算得到：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
。
进一步的，所述步骤4中，采用下面式子计算各阵元相对于参考阵元的X坐标x n ：
Figure 227848DEST_PATH_IMAGE018
Figure DEST_PATH_IMAGE019
Figure 633422DEST_PATH_IMAGE020
。
进一步的，所述步骤5具体操作如下：
按照需要实现的距离维波束形成的信号波长λ、主瓣所指方向θ 0、距离维的并行波束数L和主瓣所在距离
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，利用下面式子计算距离维并行波束中形成第l个波束的相位加权矢量
Figure 275756DEST_PATH_IMAGE007
，从而得到距离维并行波束形成的L个相位加权矢量组成的相位加权矩阵
Figure 879913DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 113448DEST_PATH_IMAGE022
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
表示形成第l个波束对第n个阵元的相位加权值，j表示虚数单位。
进一步的，所述步骤7中，扰动量
Figure 678421DEST_PATH_IMAGE024
选取[-0.5m，0.5m]范围内均匀分布的随机变量。
相较于现有技术，本发明具有如下技术效果：
传统天线阵列由于采用阵元间距d≤λ/2，（λ为信号波长）的集中式布阵形式，仅能实现方向维数字波束形成，并且，传统降低波束形成副瓣的方法，仅针对距离R>2D 2/λ的远场区，且需要采用同时幅度加权和相位加权的方式。本发明通过适度拉大阵元间距使得
Figure 219386DEST_PATH_IMAGE006
，设计了分布式稀疏阵列阵元优化配置方法，实现了距离维数字波束形成效果；并且，通过优化阵元位置，采用无需幅度加权，仅需相位加权的方法，就实现了有效降低距离维数字波束形成副瓣的效果。
附图说明
图1是传统均匀线阵远场方向图（最大波束指向0°）；
图2是均匀分布式稀疏阵列阵元分布示意图；
图3是图2所示的均匀分布式稀疏阵列距离维并行波束图；
图4是按照本发明的方法优化后的非均匀分布式稀疏阵列阵元分布图；
图5是图4所示的优化后的非均匀分布式稀疏阵列距离维并行波束图；
图6是对图4所示阵列阵元位置扰动后形成的等效距离维并行波束图。
以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步解释说明。
具体实施方式
由于传统组阵形式只能实现方向维数字波束形成，并且降低副瓣往往需要同时幅度加权和相位加权，对此，本发明提出了一种降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，其设计原理和思路如下：
采用N个阵元的稀疏分布天线阵列，其分布口径
Figure 553416DEST_PATH_IMAGE006
，则在距离该阵列r≤ R范围内，阵列流型矢量不仅是辐射源角度θ的函数，也是其距离r的函数，阵列流型矢量中的第n个元素
Figure 957852DEST_PATH_IMAGE025
如（3）式所示，其中，x n 为第n个阵元到参考阵元的X坐标（以参考阵元为坐标原点），一般满足
Figure 134756DEST_PATH_IMAGE026
。
Figure 587734DEST_PATH_IMAGE027
(3)
用复加权量w n 表示对第n个阵元的加权，则当w n 按（4）式设计为相位加权时，通过对各阵元输出进行复加权求和，在固定角度θ=θ 0方向上，可以使得阵列合成的波束在r=r 0距离处形成最大值。N个阵元的相位加权矢量可以用ω=[w 1, w 2,…w N]T表示。
Figure 166483DEST_PATH_IMAGE028
(4)
本发明重点对距离维波束形成进行优化。在固定角度θ=θ 0方向上，在r=r 0距离处形成最大值的距离维波束形成归一化场强分布可以用(5)式表示：
Figure 741820DEST_PATH_IMAGE029
(5)
考虑线阵，若采用如图2所示的常规均匀间距布阵形式，21个阵元均匀分布在30m的阵列口径内，根据式（4）设计相位加权矢量，可在距离维500m~5km范围内形成并行的多个数字波束。如图3所示，最大波束所在的距离位置分别为700m、800m、900m、1000m、1100m、1200m，可以看出，采用均匀间距组阵形式，副瓣较高，在500m~5km距离范围内的最高副瓣电平（相对于主瓣）约为-8dB。
常规方向维的数字波束形成一般通过优化复加权矢量，如在相位加权的基础上采用幅度加权的方法来压低副瓣。本发明通过优化稀疏阵列阵元位置的新方法，想要实现在无需幅度加权的条件下，来降低距离维数字波束形成的副瓣。
首先，建立如下优化准则对阵元位置x n 进行优化：
Figure 15807DEST_PATH_IMAGE030
(6)
其中，ω表示相位加权矢量，
Figure 334793DEST_PATH_IMAGE031
表示副瓣分布的距离范围，
Figure 768048DEST_PATH_IMAGE032
表示主瓣所在的距离位置，
Figure 451970DEST_PATH_IMAGE033
和β p 用于约束距离维的主瓣宽度。距离维主瓣宽度并不是越窄越好，过窄的主瓣宽度会造成瞬时覆盖所需距离范围要求的并行波束数量过多。ω可根据（4）式计算，相位加权能够保证主瓣增益最大，上述约束可以同时控制主瓣位置和主瓣宽度满足一定要求的条件下，通过优化阵元位置x n 使得距离维副瓣电平最小。
基于上述优化准则，本发明提出了如下优化组阵形式：基本形式为奇数元非均匀组阵形式，设中心阵元为参考阵元，坐标x 0 =0，阵元分布用以下坐标向量表示：
Figure 9991DEST_PATH_IMAGE034
(7)
各阵元具体分布设置如下：
Figure 959099DEST_PATH_IMAGE035
(8)
Figure 856648DEST_PATH_IMAGE018
(9)
Figure 773788DEST_PATH_IMAGE019
(10)
Figure 147001DEST_PATH_IMAGE020
(11)
采用上述优化组阵方法，能够获得降低副瓣的效果。
为进一步降低副瓣，本发明提出利用阵元移动（可结合平台运动），对阵元位置设置一定的随机扰动，即设置
Figure 11051DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 825424DEST_PATH_IMAGE024
为随机变量，
Figure 241361DEST_PATH_IMAGE036
。利用阵元位置扰动前后按照x n 和s n 分布的组阵形式，形成的距离维并行波束主瓣所在的位置相同，而副瓣所在的位置不同，通过比较扰动前后波束形成输出，取较小值作为输出的方法可以进一步降低副瓣。具体方法为计算扰动前的波束图f a (r)，扰动后的波束图f b (r)，取f a (r)和f b (r)的最小值，则可以进一步降低副瓣。其等效波束图可表示为f c (r)=min(f a (r), f b (r))，则f c (r)的波束副瓣能够进一步降低。
根据上述设计思路，本发明给出的降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，具体包括如下步骤：
步骤1，根据稀疏分布天线阵列分布的口径D和阵元数N，以奇数元的非均匀布阵形式为分布式稀疏阵列的基本阵型，该基本阵型的阵元分布的X坐标向量为：
Figure 773974DEST_PATH_IMAGE005
(12)
其中，
Figure 910557DEST_PATH_IMAGE006
；λ为信号波长；
步骤2，选取稀疏分布天线阵列的中心阵元为参考阵元，其X坐标为x 0 =0；
步骤3，根据式（13）计算基本阵型所需要的阵元间距调整基础量d 1和d 2：
Figure 172911DEST_PATH_IMAGE017
(13)；
步骤4，根据式（14）~（16）计算各阵元相对于参考阵元的X坐标x n ；
Figure 697434DEST_PATH_IMAGE018
(14)
Figure 389446DEST_PATH_IMAGE019
(15)
Figure 657616DEST_PATH_IMAGE020
(16)
步骤5，按照需要实现的距离维波束形成的信号波长λ、主瓣所指方向θ 0、距离维的并行波束数L和主瓣所在距离
Figure 10363DEST_PATH_IMAGE021
，利用式（17）计算距离维并行波束中形成第l个波束的相位加权矢量
Figure 440207DEST_PATH_IMAGE007
，从而得到距离维并行波束形成的L个相位加权矢量组成的相位加权矩阵
Figure 150674DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 19273DEST_PATH_IMAGE022
(17)
其中，
Figure 662744DEST_PATH_IMAGE023
表示形成第l个波束对第n个阵元的相位加权值，j表示虚数单位；
步骤6，计算以距离r为变量的距离维波束图
Figure 732331DEST_PATH_IMAGE010
；
其中，相位加权矩阵
Figure 523569DEST_PATH_IMAGE009
;阵列流型矢量
Figure 133542DEST_PATH_IMAGE011
，其第n个元素
Figure 834782DEST_PATH_IMAGE012
根据（3）式计算得到，
Figure 606429DEST_PATH_IMAGE013
；r≤R，r是辐射源到阵列的距离；x n 为第n个阵元到参考阵元的X坐标；
Figure 150543DEST_PATH_IMAGE014
(3)
本步骤形成的距离维并行波束图，由于阵元位置优化方式得到的是不均匀间距，同时进行了波束形成加权处理，相比常规的均匀间距组阵形式，能够实现副瓣降低效果。
步骤7，对阵元位置设置随机扰动
Figure 501890DEST_PATH_IMAGE015
，得到阵元扰动后形成的距离维波束图
Figure 119953DEST_PATH_IMAGE016
；其中，扰动量
Figure 623353DEST_PATH_IMAGE024
为随机变量，可选取均匀分布的随机变量，其分布范围小于最小阵元间距。本步骤的目的是进一步对阵元位置设置一定的随机扰动，扰动量
Figure 530129DEST_PATH_IMAGE024
需避免扰动后阵元位置重叠。
步骤8，计算新的波束图f c (r)=min(f a (r), f b (r))；本步骤利用扰动前形成的距离维波束图f a (r)与扰动后形成的距离维波束图f b (r)主瓣位置相同，而副瓣位置不同，则得到的新的波束图f c (r)的波束副瓣能够进一步降低。
实施例1：
为了证明本发明的方法的可行性和有效性，以下给出一个本发明的实施例，本实施例以本发明的方法为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于该实施例。
考虑一个21阵元、分布在30m口径的稀疏阵列，按照本发明的方法对阵元进行优化组阵配置，具体步骤如下：
步骤1，以X轴坐标零点为参考点，阵元相对于参考点的X坐标x n 表示阵元位置，选取（12）式所示的分布形式为稀疏分布天线阵列的基本阵型；
步骤2，选取中心阵元为参考阵元，其X坐标为x 0 =0；
步骤3，根据（13）式计算基本阵型所需要的阵元间距调整基础量d 1=2.24m和d 2=4.74m；
步骤4，根据（14）式~（16）式计算出21个阵元相对于参考阵元的X坐标x n ，（n=-10,-9,…,-1,0,1,…,9,10），所得阵列的阵元位置（X坐标）如下：
[-15.00, -13.42, -12.55, -11.62, -10.61, -9.49, -8.22, -6.71, -4.74,-2.24, 0, 2.24, 4.74, 6.71, 8.22, 9.49, 10.61, 11.62, 12.55, 13.42, 15.00]；
阵元位置分布如图4所示。
步骤5，采用（17）式设计相位加权矢量
Figure 481905DEST_PATH_IMAGE007
，l=1,2,…,6，以及相位加权矩阵
Figure 16791DEST_PATH_IMAGE037
(L=6)。在15GHz频率（可换算出信号波长λ），在方向θ 0=0°，距离维r=500m~5km范围内形成并行的6个数字波束，最大波束所在的距离位置r l (l=1,2,…,6)是700m、800m、900m、1000m、1100m、1200m，则按照本发明方法的步骤6计算的距离维并行波束图如图5所示。
为便于对比，给出了若采用如图2所示的常规均匀布阵形式，采用同样的相位加权矢量得到的距离维并行数字波束图如图3所示，其距离维波束副瓣电平较高，最大副瓣电平约-8dB（相对主瓣）。对比图3和图5可以看出，相比均匀布阵形式，本发明所提出的组阵形式，其距离维波束的副瓣明显降低，最大副瓣电平从-8dB降低到了-12.5dB，从而验证了本发明的效果，仅通过阵列分布形式的优化配置，无需幅度加权，仅通过相位加权就实现了距离维波束形成副瓣降低效果。
步骤6，对阵元位置设置随机扰动
Figure 395820DEST_PATH_IMAGE015
，随机变量
Figure 789892DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 342096DEST_PATH_IMAGE024
可选取[-0.5m，0.5m]范围内均匀分布的随机变量。随机扰动后的21个阵元位置分布（X坐标）为：
[-14.75, -13.37, -12.67, -11.35, -10.30, -8.99, -8.10, -6.75, -5.24,-1.91, 0.11, 2.11, 4.63, 6.58, 8.67, 9.43, 10.39, 11.71, 12.79, 13.84,15.39]；
步骤7，按照上述阵元位置扰动后的阵元分布，形成的距离维波束图为
Figure 934752DEST_PATH_IMAGE038
，将扰动前形成的距离维波束图用
Figure 422365DEST_PATH_IMAGE039
表示，根据f c (r)=min(f a (r), f b (r))计算的波束图如图6所示，则f c (r)的波束副瓣能够进一步降低，最高副瓣电平能够降低到-14dB，从而进一步验证了本发明的效果。

Claims (6)

1.一种降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1，根据稀疏分布天线阵列分布的口径D和阵元数N，以奇数元的非均匀布阵形式为分布式稀疏阵列的基本阵型，该基本阵型的阵元分布的X坐标向量为：
Figure 817324DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 652425DEST_PATH_IMAGE002
；λ为信号波长；
步骤2，选取稀疏分布天线阵列的中心阵元为参考阵元，其X坐标为x 0 =0；
步骤3，计算基本阵型所需要的阵元间距调整基础量：
步骤4，根据阵元间距调整基础量计算各阵元相对于参考阵元的X坐标x n ；
步骤5，按照需要实现的距离维波束形成的信号波长λ、主瓣所指方向、距离维的并行波束数L和主瓣所在距离，计算距离维并行波束中形成第l个波束的相位加权矢量
Figure 661969DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 633336DEST_PATH_IMAGE004
，从而得到距离维并行波束形成的L个相位加权矢量组成的相位加权矩阵
Figure 437344DEST_PATH_IMAGE005
；
步骤6，计算以距离r为变量的距离维波束图
Figure 431845DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，相位加权矩阵
Figure 605600DEST_PATH_IMAGE005
;阵列流型矢量
Figure 306839DEST_PATH_IMAGE007
，其第n个元素
Figure 78486DEST_PATH_IMAGE008
根据下式计算得到，
Figure 888179DEST_PATH_IMAGE009
；r≤R，r是辐射源到阵列的距离；x n 为第n个阵元到参考阵元的X坐标；
Figure 973947DEST_PATH_IMAGE010
；
步骤7，对阵元位置设置随机扰动
Figure 592010DEST_PATH_IMAGE011
，得到阵元扰动后形成的距离维波束图
Figure 128034DEST_PATH_IMAGE012
；
步骤8，计算新的波束图f c (r)=min(f a (r), f b (r))。
2.如权利要求1所述的降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，其特征在于，所述步骤1中，D为30m，L=6。
3.如权利要求1所述的降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，其特征在于，所述步骤3中，所述阵元间距调整基础量d 1和d 2据下式计算得到：
Figure 769231DEST_PATH_IMAGE013
。
4.如权利要求1所述的降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，所述步骤4中，采用下面式子计算各阵元相对于参考阵元的X坐标x n ：
Figure 455427DEST_PATH_IMAGE014
Figure 521472DEST_PATH_IMAGE015
Figure 572605DEST_PATH_IMAGE016
。
5.如权利要求1所述的降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，其特征在于，所述步骤5具体操作如下：
按照需要实现的距离维波束形成的信号波长λ、主瓣所指方向θ 0、距离维的并行波束数L和主瓣所在距离
Figure 763414DEST_PATH_IMAGE017
，利用下面式子计算距离维并行波束中形成第l个波束的相位加权矢量
Figure 79733DEST_PATH_IMAGE003
，从而得到距离维并行波束形成的L个相位加权矢量组成的相位加权矩阵
Figure 610071DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 160001DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 900424DEST_PATH_IMAGE019
表示形成第l个波束对第n个阵元的相位加权值，j表示虚数单位。
6.如权利要求1所述的降低距离维波束形成副瓣的稀疏阵列优化配置方法，其特征在于，所述步骤7中，扰动量
Figure 928423DEST_PATH_IMAGE020
选取[-0.5m，0.5m]范围内均匀分布的随机变量。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116359835A (zh) * 2023-05-15 2023-06-30 中国人民解放军火箭军工程大学 一种y型基线干涉仪测向装置及测向方法
CN116466299A (zh) * 2023-06-20 2023-07-21 中国人民解放军火箭军工程大学 二维子阵级稀疏阵列fpmimo雷达收发波束合成方法
CN116702514A (zh) * 2023-08-02 2023-09-05 南京纳特通信电子有限公司 基于近电场优化的天线阵列优化方法、装置、介质和设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104615854A (zh) * 2015-01-05 2015-05-13 电子科技大学 一种基于稀疏约束的波束展宽和旁瓣抑制方法
US20180183152A1 (en) * 2016-12-22 2018-06-28 Isotropic Systems Ltd System and method for providing a compact, flat, microwave lens with wide angular field of regard and wideband operation
CN111400919A (zh) * 2020-03-20 2020-07-10 西安电子科技大学 阵列天线中的低旁瓣波束设计方法
CN113032989A (zh) * 2021-03-19 2021-06-25 电子科技大学 一种约束方向性系数的最小化阵元数目的稀布阵优化算法
CN113866709A (zh) * 2021-08-31 2021-12-31 中国船舶重工集团公司第七二三研究所 一种相控阵列交叉多波束比幅测向方法
EP3945636A1 (fr) * 2020-07-28 2022-02-02 Thales Procede de modification d'un diagramme de rayonnement d'un reseau antennaire, et radar mettant en uvre un tel procede

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104615854A (zh) * 2015-01-05 2015-05-13 电子科技大学 一种基于稀疏约束的波束展宽和旁瓣抑制方法
US20180183152A1 (en) * 2016-12-22 2018-06-28 Isotropic Systems Ltd System and method for providing a compact, flat, microwave lens with wide angular field of regard and wideband operation
CN111400919A (zh) * 2020-03-20 2020-07-10 西安电子科技大学 阵列天线中的低旁瓣波束设计方法
EP3945636A1 (fr) * 2020-07-28 2022-02-02 Thales Procede de modification d'un diagramme de rayonnement d'un reseau antennaire, et radar mettant en uvre un tel procede
CN113032989A (zh) * 2021-03-19 2021-06-25 电子科技大学 一种约束方向性系数的最小化阵元数目的稀布阵优化算法
CN113866709A (zh) * 2021-08-31 2021-12-31 中国船舶重工集团公司第七二三研究所 一种相控阵列交叉多波束比幅测向方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D. J. K. BUISSON等: "Amplitude weighting of irregular planar arrays: Minimising near-in and intermediate sidelobes", 《2015 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTROMAGNETICS IN ADVANCED APPLICATIONS (ICEAA)》 *
卢建等: "基于虚拟阵元信号重构的嵌套阵稳健波束形成", 《系统工程与电子技术》 *
孔玥等: "基于凸优化理论的可扫描稀疏阵列综合", 《雷达与对抗》 *
崔兵伟等: "运用遗传算法优化共形球面天线阵列", 《中国雷达》 *
李星星等: "多径条件下米波频分MIMO雷达波束性能及优化方法", 《电子与信息学报》 *
王子曦等: "天波雷达在不规则地形中的接收阵列天线综合", 《电波科学学报》 *
赵麟等: "一种低副瓣阵列天线指数幅度加权算法及仿真", 《无线电通信技术》 *
闫秋飞等: "一维唯相位低副瓣技术研究", 《舰船电子对抗》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116359835A (zh) * 2023-05-15 2023-06-30 中国人民解放军火箭军工程大学 一种y型基线干涉仪测向装置及测向方法
CN116359835B (zh) * 2023-05-15 2023-08-15 中国人民解放军火箭军工程大学 一种y型基线干涉仪测向装置及测向方法
CN116466299A (zh) * 2023-06-20 2023-07-21 中国人民解放军火箭军工程大学 二维子阵级稀疏阵列fpmimo雷达收发波束合成方法
CN116466299B (zh) * 2023-06-20 2023-08-18 中国人民解放军火箭军工程大学 二维子阵级稀疏阵列fpmimo雷达收发波束合成方法
CN116702514A (zh) * 2023-08-02 2023-09-05 南京纳特通信电子有限公司 基于近电场优化的天线阵列优化方法、装置、介质和设备
CN116702514B (zh) * 2023-08-02 2023-09-29 南京纳特通信电子有限公司 基于近电场优化的天线阵列优化方法、装置、介质和设备

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