CN116148787B - 一种相控阵雷达宽带方向图仿真方法和装置 - Google Patents

一种相控阵雷达宽带方向图仿真方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种相控阵雷达宽带方向图仿真方法和装置，所述方法包括阵列模型建立步骤、波束形成器模型建立步骤和宽带方向图生成步骤，所述宽带方向图生成步骤包括：生成观测空域内任意角度方向的点目标的射频回波信号；对射频回波信号进行子阵内空域滤波和子阵间空域滤波，得到子阵间空域滤波输出信号；对子阵间空域滤波输出信号进行下变频处理，得到基带回波信号；对基带回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩信号；提取脉冲压缩信号在每一角度下的最大幅值并进行归一化处理，得到归一化的宽带方向图。本发明能够综合信号各个频点空域滤波结果，且可以直观反映信号波束形成前后增益变化情况。

Description

一种相控阵雷达宽带方向图仿真方法和装置
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种相控阵雷达宽带方向图仿真方法和装置。
背景技术
宽带波束形成技术是相控阵雷达抑制空域干扰，实现高分辨的重要措施。为了衡量相控阵雷达的宽带波束形成能力，需要进行宽带方向图的仿真。现有的宽带方向图仿真方法多为基于频点的宽带方向图仿真方法，例如以下三篇文献：
[1]刘潇,刘宝蕊,窦修全等.大规模面阵分级波束形成算法研究[J].河北工业科技,2022,39(01):16-23；
[2]张书瑞. 宽带数字阵列波束形成技术研究 [D]; 南京理工大学, 2019；
[3]WEI LIU S W. Wideband Beamforming : Concepts and Techniques [M].John Wiley&Sons, 2010。
上述三篇文献均采用基于频点的方法进行一维线阵或者二维面阵的宽带方向图仿真，生成的宽带方向图与频点相关，并通过频率与角度的增益变化情况表征波束形成器的性能。然而，在实际的应用中，雷达系统波束形成后的信号已经通过类似积分的方式将各个频点上的空域滤波结果进行综合，基于频点表示的宽带方向图并不能直观的表示这种空域滤波后信号增益的变化情况。尤其是在面阵的方向图仿真中，基于频点表示的宽带方向图为三维形式，很难对其进行有效的分析。基于上述原因，迫切需要一种综合信号各个频点空域滤波结果，且可以直观反映信号波束形成前后增益变化情况的宽带方向图仿真方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种相控阵雷达宽带方向图仿真方法和装置，能够直观反映信号波束形成前后增益变化情况。
本发明的一个方面提供一种相控阵雷达宽带方向图仿真方法，包括：
阵列模型建立步骤，建立相控阵雷达的阵列模型；
波束形成器模型建立步骤，建立相控阵雷达的波束形成器模型，所述波束形成器模型包括子阵内波束形成器模型和子阵间波束形成器模型；
宽带方向图生成步骤，根据阵列模型和波束形成器模型生成归一化的宽带方向图，包括：
射频回波信号生成子步骤，生成观测空域内任意角度方向的点目标的射频回波信号；
回波空域滤波子步骤，利用子阵内波束形成器模型和阵列模型对射频回波信号进行子阵内空域滤波，得到子阵内空域滤波输出信号，利用子阵间波束形成器模型和阵列模型对子阵内空域滤波输出信号进行子阵间空域滤波，得到子阵间空域滤波输出信号；
回波下变频子步骤，对子阵间空域滤波输出信号进行下变频处理，得到基带回波信号；
回波脉冲压缩子步骤，对基带回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩信号；
回波峰值提取子步骤，提取脉冲压缩信号在每一角度下的最大幅值并进行归一化处理，得到归一化的宽带方向图。
优选地，在所述阵列模型建立步骤中，建立平面直角坐标系来表征雷达阵列的子阵和阵元的坐标，并定义每个子阵的激活状态以及每个阵元的失效状态。
优选地，在所述波束形成器模型建立步骤中，所述子阵内波束形成器模型包括子阵内移相器与子阵内加权单元，将雷达阵列的第q个子阵、第
Figure SMS_1
个阵元后接子阵内移相器提供的相位以及子阵内加权单元分别表示为：
Figure SMS_2
Figure SMS_3
其中，
Figure SMS_4
，Q为雷达阵列所具有的子阵个数， />
Figure SMS_5
， />
Figure SMS_6
为第q个子阵具有的阵元个数， />
Figure SMS_7
表示实际移相器的位数， />
Figure SMS_8
表示四舍五入取整， />
Figure SMS_9
表示第q个子阵内加权单元适用的窗函数， />
Figure SMS_10
表示理想移相器提供的相位。
优选地，在所述波束形成器模型建立步骤中，所述子阵间波束形成器模型包括子阵间延迟线与子阵间加权单元，将第q个子阵后接子阵间延迟线提供的时延以及子阵间加权单元分别表示为：
Figure SMS_11
Figure SMS_12
其中，
Figure SMS_13
表示实际延迟线的位数， />
Figure SMS_14
表示子阵间加权单元适用的窗函数， />
Figure SMS_15
为理想延迟线提供的时延。
优选地，在所述射频回波信号生成子步骤中，将第q个子阵的第k个阵元接收到的观测空域内任意角度方向的点目标的射频回波信号
Figure SMS_16
表示为：
Figure SMS_17
其中， t表示快时间变量，
Figure SMS_18
,/>
Figure SMS_19
分别表示点目标的俯仰角以及方位角，且
Figure SMS_20
， />
Figure SMS_21
， />
Figure SMS_22
表示回波到参考子阵的参考阵元的时延，参考子阵为雷达阵列的第1个子阵，参考阵元为子阵内的第1个阵元， r表示点目标与参考子阵的参考阵元之间的径向距离， c表示电磁波传播速度；
Figure SMS_23
表示各角度方向的点目标回波到达第q个子阵、第k个阵元与参考子阵的参考阵元的延时差， />
Figure SMS_24
表示雷达发射的线性调频射频信号。
优选地，在所述回波空域滤波子步骤中，得到第q个子阵的子阵内空域滤波输出信号
Figure SMS_25
和子阵间空域滤波输出信号/>
Figure SMS_26
分别表示为：
Figure SMS_27
Figure SMS_28
其中，
Figure SMS_29
表示第q个子阵的第k个阵元的失效状态，/>
Figure SMS_33
，当/>
Figure SMS_34
时表示该阵元未失效，当/>
Figure SMS_30
时表示该阵元已失效； />
Figure SMS_32
表示第q个子阵的激活状态，
Figure SMS_35
，当/>
Figure SMS_36
时表示该子阵已激活，当/>
Figure SMS_31
时表示该子阵未激活。
优选地，在所述回波下变频子步骤中，进行下变频处理后得到的基带回波信号
Figure SMS_37
表示为：
Figure SMS_38
其中，
Figure SMS_39
表示载波频率。
优选地，在所述回波脉冲压缩子步骤中，进行脉冲压缩处理后得到的脉冲压缩信号
Figure SMS_40
表示为：
Figure SMS_41
其中，
Figure SMS_42
表示傅里叶变换， />
Figure SMS_43
表示逆傅里叶变换， />
Figure SMS_44
表示控制时域旁瓣所添加的频域窗函数， />
Figure SMS_45
表示共轭处理， />
Figure SMS_46
表示线性调频射频信号
Figure SMS_47
对应的基带信号的频域形式，其中， />
Figure SMS_48
。
优选地，在所述回波峰值提取子步骤中，进行归一化处理后得到的宽带方向图表示为：
Figure SMS_49
其中，
Figure SMS_50
、/>
Figure SMS_51
、/>
Figure SMS_52
分别表示在变量/>
Figure SMS_53
、/>
Figure SMS_54
、/>
Figure SMS_55
中寻找函数的最大值。
本发明的另一个方面提供一种相控阵雷达宽带方向图仿真装置，包括：
阵列模型建立模块，用于建立相控阵雷达的阵列模型；
波束形成器模型建立模块，用于建立相控阵雷达的波束形成器模型，所述波束形成器模型包括子阵内波束形成器模型和子阵间波束形成器模型；
宽带方向图生成模块，用于根据阵列模型和波束形成器模型生成归一化的宽带方向图，包括：
射频回波信号生成子模块，用于生成观测空域内任意角度方向的点目标的射频回波信号；
回波空域滤波子模块，用于利用子阵内波束形成器模型和阵列模型对射频回波信号进行子阵内空域滤波，得到子阵内空域滤波输出信号，利用子阵间波束形成器模型和阵列模型对子阵内空域滤波输出信号进行子阵间空域滤波，得到子阵间空域滤波输出信号；
回波下变频子模块，用于对子阵间空域滤波输出信号进行下变频处理，得到基带回波信号；
回波脉冲压缩子模块，用于对基带回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩信号；
回波峰值提取子模块，用于提取脉冲压缩信号在每一角度下的最大幅值并进行归一化处理，得到归一化的宽带方向图。
根据本发明上述方面的相控阵雷达宽带方向图仿真方法和装置，能够综合信号各个频点空域滤波结果，且可以直观反映信号波束形成前后增益变化情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1是本发明一种实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真方法的流程图。
图2是图1中的宽带方向图生成步骤的流程图。
图3是利用本发明一种实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真方法得到的宽带方向图的示意图。
图4是本发明一种实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真装置的结构图。
图5是图4中的宽带方向图生成模块的结构图。
图6是本发明一种实施方式的计算机设备的结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施方式提供一种相控阵雷达宽带方向图仿真方法。图1是本发明一种实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真方法的流程图。如图1所示，本发明实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真方法包括步骤S1～S3。
步骤S1为阵列模型建立步骤，在该步骤中，建立相控阵雷达的阵列模型。在一个实施例中，以具有子阵结构的阵列模型为例，但需要说明的是，本发明同样适用于阵元结构的阵列模型，因为阵元结构阵列是子阵结构阵列的一种特殊情形。
在该实施例中，首先建立平面直角坐标系来表征相控阵雷达阵列的子阵和阵元的坐标。假设相控阵雷达阵列具有Q个子阵，第
Figure SMS_56
个子阵具有/>
Figure SMS_57
个阵元。以第1个子阵为参考子阵，以第q个子阵的第1个阵元作为子阵内的参考阵元。以参考子阵的参考阵元为原点，建立直角坐标系，水平、垂直方向分别为x、y轴方向，则第/>
Figure SMS_58
个子阵，第/>
Figure SMS_59
个阵元在该坐标系下的坐标可以表示为
Figure SMS_60
(1)
其中，
Figure SMS_61
为子阵坐标，分别表示第q个子阵的参考阵元在x、y轴中的坐标，
Figure SMS_62
为各子阵内阵元的相对坐标，分别表示第q个子阵内第k个阵元相比于该子阵的参考阵元之间的x、y轴坐标差。
其次定义每一个子阵的激活状态以及全部阵元的失效状态。
第q个子阵的激活状态可以表示为
Figure SMS_64
,/>
Figure SMS_67
，当/>
Figure SMS_69
时表示该子阵已激活，当/>
Figure SMS_65
时表示该子阵未激活。第q个子阵、第k个阵元的失效状态可以表示为/>
Figure SMS_66
,
Figure SMS_68
，当/>
Figure SMS_70
时表示该阵元未失效；当/>
Figure SMS_63
时表示该阵元已失效。
步骤S2为波束形成器模型建立步骤，在该步骤中，建立相控阵雷达的波束形成器模型，以下变频方式接收为例，所述波束形成器模型包括子阵内波束形成器模型和子阵间波束形成器模型。
首先建立子阵内波束形成器模型，该模型包括子阵内移相器与子阵内加权单元，若考虑实际移相器相位量化模型，则第q个子阵、第k个阵元后接子阵内移相器提供的相位以及子阵内加权单元分别可以表示为
Figure SMS_71
(2)
Figure SMS_72
(3)
其中，
Figure SMS_73
表示实际移相器的位数， />
Figure SMS_74
表示四舍五入取整， />
Figure SMS_75
表示第q个子阵内加权单元适用的某种窗函数，窗函数可以是矩形窗、切比雪夫窗等， />
Figure SMS_76
表示理想移相器提供的相位。
上述公式（2）是实际移相器相位量化模型，公式（3）是子阵内加权单元模型，理想移相器提供的相位是不存在量化误差的，但是实际移相器往往只能提供量化后的相位，使用实际移相器相位量化模型可以使宽带方向图的仿真更加贴近实际情况。
在上述公式（2）中，
Figure SMS_77
(4)
其中，
Figure SMS_78
表示载波频率，/>
Figure SMS_79
,/>
Figure SMS_80
分别表示波束形成器指向方向的俯仰角与转向角， />
Figure SMS_81
表示波束形成器指向方向目标回波到达第q个子阵、第k个阵元与该子阵参考阵元的延时差，波束形成器指向方向是相控阵雷达想要观测的方向。
Figure SMS_82
(5)
其中， c表示电磁波传播速度。
波束形成器模型建立模块其次建立子阵间波束形成器模型，该模型由子阵间延迟线与子阵间加权单元组成，若考虑实际延迟线的时延量化模型，则第q个子阵后接子阵间延迟线提供的时延以及子阵间加权单元分别可以表示为
Figure SMS_83
(6)
Figure SMS_84
(7)
其中，
Figure SMS_85
表示延迟线的位数， />
Figure SMS_86
表示子阵间加权单元适用的某种窗函数，窗函数可以是矩形窗、切比雪夫窗等， />
Figure SMS_87
为理想情况下延迟线提供的时延。
上述公式（6）是实际延迟线量化模型，公式（7）是子阵间加权单元模型，理想延迟线提供的时延是不存在量化误差的，但是实际延迟线往往只能提供量化后的时延，使用实际延迟线量化模型是为了使宽带方向图的仿真更加贴近实际情况。
在上述公式（6）中，
Figure SMS_88
(8)
其中，
Figure SMS_89
表示波束形成器指向方向目标回波到达第q个子阵与阵列参考子阵之间的延时差。
Figure SMS_90
(9)
步骤S3为宽带方向图生成步骤，在该步骤中，根据阵列模型和波束形成器模型生成归一化的宽带方向图，具体而言，通过观测空域内任意角度上的回波生成、回波空域滤波、回波下变频、回波脉冲压缩以及回波峰值提取的方式实现宽带积分方向图生成。宽带方向图生成步骤S3如图2所示包括子步骤S31～S35。
在射频回波信号生成子步骤S31中，生成观测空域内任意角度方向的点目标的射频回波信号。
以下变频方式接收的线性调频波信号为例，采用复信号表达方式，首先将雷达发射的线性调频射频信号
Figure SMS_91
表达成如下形式：
Figure SMS_92
(10)
其中，
Figure SMS_93
表示矩形包络函数， />
Figure SMS_94
表示线性调频波形脉宽，
Figure SMS_95
表示波形调频率， B表示波形调制带宽， t表示快时间变量，
在射频回波信号生成子步骤S31中，将第q个子阵的第k个阵元接收到的观测空域内任意角度
Figure SMS_96
方向的点目标的射频回波信号/>
Figure SMS_97
表达成如下形式：
Figure SMS_98
(11)
其中，
Figure SMS_100
,/>
Figure SMS_104
分别表示点目标（观测目标）的俯仰角以及方位角，且/>
Figure SMS_107
，
Figure SMS_101
， />
Figure SMS_102
表示回波到参考子阵的参考阵元的时延， r表示目标与参考子阵的参考阵元之间的径向距离，假定在不同/>
Figure SMS_105
以及/>
Figure SMS_108
下r保持不变，
Figure SMS_99
表示各角度方向上点目标回波到达第q个子阵，第k个阵元与参考子阵的参考阵元的延时差； />
Figure SMS_103
表示各角度方向上点目标回波到达子阵内第k个阵元与该子阵参考阵元的延时差， />
Figure SMS_106
表示各角度方向上点目标回波到达第q个子阵与阵列参考子阵之间的延时差，且
Figure SMS_109
(12)
Figure SMS_110
(13)
在回波空域滤波子步骤S32中，利用波束形成器模型对射频回波信号
Figure SMS_111
进行子阵内以及子阵间的空域滤波处理，具体地说，利用子阵内波束形成器模型和阵列模型对射频回波信号进行子阵内空域滤波，得到子阵内空域滤波输出信号，利用子阵间波束形成器模型和阵列模型对子阵内空域滤波输出信号进行子阵间空域滤波，得到子阵间空域滤波输出信号。
首先进行子阵内空域滤波，则第q个子阵的子阵内空域滤波输出信号
Figure SMS_112
可以表述为：
Figure SMS_113
(14)
其次对第q个子阵的子阵内空域滤波输出信号进行子阵间空域滤波，则子阵间空域滤波输出信号
Figure SMS_114
可以表述为
Figure SMS_115
(15)
在回波下变频子步骤S33中，对子阵间空域滤波输出信号
Figure SMS_116
进行下变频处理，则下变频处理后的基带回波信号/>
Figure SMS_117
可以表述为
Figure SMS_118
(16)
在回波脉冲压缩子步骤S34中，对基带回波信号
Figure SMS_119
进行脉冲压缩处理，则脉冲压缩处理后的脉冲压缩信号/>
Figure SMS_120
可以表述为：
Figure SMS_121
(17)
其中，
Figure SMS_122
表示傅里叶变换， />
Figure SMS_123
表示逆傅里叶变换， />
Figure SMS_124
表示控制时域旁瓣所添加的频域窗函数，具体可以使用矩形窗、切比雪夫窗、汉明窗等，f表示频率，/>
Figure SMS_125
表示共轭处理， />
Figure SMS_126
表示线性调频射频信号/>
Figure SMS_127
对应的基带信号的频域形式，其中，
Figure SMS_128
（18）
在回波峰值提取子步骤S35中，提取脉冲压缩信号
Figure SMS_129
在每一角度下的最大幅值并进行归一化处理，得到归一化的宽带方向图，该宽带方向图为宽带积分方向图：
Figure SMS_130
（19）
其中，
Figure SMS_131
、/>
Figure SMS_132
、/>
Figure SMS_133
分别表示在变量/>
Figure SMS_134
、/>
Figure SMS_135
、/>
Figure SMS_136
中寻找函数的最大值。
至此，完成了一种相控阵雷达宽带方向图仿真。利用本发明实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真方法生成的宽带积分方向图如图3所示。相较于现有的基于频点的宽带方向图，在相控阵是面阵的情况下，本发明所得到的宽带积分方向图展示的是不同角度信号脉冲压缩后峰值的幅值变化，与频点无关，是二维的形式，更加直观。
综上所述，根据本发明实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真方法，对生成的不同角度方向的射频回波信号进行空域滤波以及脉冲压缩处理，提取脉冲压缩信号的最大幅值并进行归一化处理得到积分方向图，可以直观反映波束形成器对于不同角度下回波信号的增益作用。
本发明的实施方式还提供一种相控阵雷达宽带方向图仿真装置。图4是本发明一种实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真装置的结构图。如图4所示，本实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真装置包括：
阵列模型建立模块101，用于建立相控阵雷达的阵列模型；
波束形成器模型建立模块102，用于建立相控阵雷达的波束形成器模型，所述波束形成器模型包括子阵内波束形成器模型和子阵间波束形成器模型；
宽带方向图生成模块103，用于根据阵列模型和波束形成器模型生成归一化的宽带方向图。
宽带方向图生成模块103如图5所示包括：
射频回波信号生成子模块301，用于生成观测空域内任意角度方向的点目标的射频回波信号；
回波空域滤波子模块302，用于利用子阵内波束形成器模型和阵列模型对射频回波信号进行子阵内空域滤波，得到子阵内空域滤波输出信号，利用子阵间波束形成器模型和阵列模型对子阵内空域滤波输出信号进行子阵间空域滤波，得到子阵间空域滤波输出信号；
回波下变频子模块303，用于对子阵间空域滤波输出信号进行下变频处理，得到基带回波信号；
回波脉冲压缩子模块304，用于对基带回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩信号；
回波峰值提取子模块305，用于提取脉冲压缩信号在每一角度下的最大幅值并进行归一化处理，得到归一化的宽带方向图。
本实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真装置的具体实施例可以参见上文中对于相控阵雷达宽带方向图仿真方法的限定，在此不再赘述。上述相控阵雷达宽带方向图仿真装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
本发明的实施方式还提供一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储各个框架的运行参数数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时实现本实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真方法的步骤。
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本发明的实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施方式的相控阵雷达宽带方向图仿真方法的步骤。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种相控阵雷达宽带方向图仿真方法，其特征在于，包括：
阵列模型建立步骤，建立相控阵雷达的阵列模型；
波束形成器模型建立步骤，建立相控阵雷达的波束形成器模型，所述波束形成器模型包括子阵内波束形成器模型和子阵间波束形成器模型；
宽带方向图生成步骤，根据阵列模型和波束形成器模型生成归一化的宽带方向图，包括：
射频回波信号生成子步骤，生成观测空域内任意角度方向的点目标的射频回波信号；
回波空域滤波子步骤，利用子阵内波束形成器模型和阵列模型对射频回波信号进行子阵内空域滤波，得到子阵内空域滤波输出信号，利用子阵间波束形成器模型和阵列模型对子阵内空域滤波输出信号进行子阵间空域滤波，得到子阵间空域滤波输出信号；
回波下变频子步骤，对子阵间空域滤波输出信号进行下变频处理，得到基带回波信号；
回波脉冲压缩子步骤，对基带回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩信号；
回波峰值提取子步骤，提取脉冲压缩信号在每一角度下的最大幅值并进行归一化处理，得到归一化的宽带方向图。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述阵列模型建立步骤中，建立平面直角坐标系来表征雷达阵列的子阵和阵元的坐标，并定义每个子阵的激活状态以及每个阵元的失效状态。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述波束形成器模型建立步骤中，所述子阵内波束形成器模型包括子阵内移相器与子阵内加权单元，将雷达阵列的第q个子阵、第k个阵元后接子阵内移相器提供的相位以及子阵内加权单元分别表示为：
Figure QLYQS_1
，
Figure QLYQS_2
，
其中，
Figure QLYQS_3
，Q为雷达阵列所具有的子阵个数，/>
Figure QLYQS_4
， />
Figure QLYQS_5
为第q个子阵具有的阵元个数， />
Figure QLYQS_6
表示实际移相器的位数， />
Figure QLYQS_7
表示四舍五入取整，
Figure QLYQS_8
表示第q个子阵内加权单元适用的窗函数， />
Figure QLYQS_9
表示理想移相器提供的相位。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述波束形成器模型建立步骤中，所述子阵间波束形成器模型包括子阵间延迟线与子阵间加权单元，将第q个子阵后接子阵间延迟线提供的时延以及子阵间加权单元分别表示为：
Figure QLYQS_10
，
Figure QLYQS_11
，
其中，
Figure QLYQS_12
表示实际延迟线的位数，/>
Figure QLYQS_13
表示子阵间加权单元适用的窗函数，
Figure QLYQS_14
为理想延迟线提供的时延。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述射频回波信号生成子步骤中，将第q个子阵的第k个阵元接收到的观测空域内任意角度方向的点目标的射频回波信号
Figure QLYQS_15
表示为：
Figure QLYQS_16
，
其中， t表示快时间变量，
Figure QLYQS_17
,/>
Figure QLYQS_18
分别表示点目标的俯仰角以及方位角，且/>
Figure QLYQS_19
， />
Figure QLYQS_20
， />
Figure QLYQS_21
表示回波到参考子阵的参考阵元的时延，参考子阵为雷达阵列的第1个子阵，参考阵元为子阵内的第1个阵元， r表示点目标与参考子阵的参考阵元之间的径向距离， c表示电磁波传播速度；
Figure QLYQS_22
表示各角度方向的点目标回波到达第q个子阵、第k个阵元与参考子阵的参考阵元的延时差， />
Figure QLYQS_23
表示雷达发射的线性调频射频信号。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述回波空域滤波子步骤中，得到第q个子阵的子阵内空域滤波输出信号
Figure QLYQS_24
和子阵间空域滤波输出信号/>
Figure QLYQS_25
分别表示为：
Figure QLYQS_26
，
Figure QLYQS_27
，
其中，
Figure QLYQS_30
表示第q个子阵的第k个阵元的失效状态， />
Figure QLYQS_32
，当/>
Figure QLYQS_34
时表示该阵元未失效，当/>
Figure QLYQS_29
时表示该阵元已失效； />
Figure QLYQS_31
表示第q个子阵的激活状态，
Figure QLYQS_33
，当/>
Figure QLYQS_35
时表示该子阵已激活，当/>
Figure QLYQS_28
时表示该子阵未激活。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述回波下变频子步骤中，进行下变频处理后得到的基带回波信号
Figure QLYQS_36
表示为：
Figure QLYQS_37
，
其中，
Figure QLYQS_38
表示载波频率。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述回波脉冲压缩子步骤中，进行脉冲压缩处理后得到的脉冲压缩信号
Figure QLYQS_39
表示为：
Figure QLYQS_40
，
其中，
Figure QLYQS_41
表示傅里叶变换， />
Figure QLYQS_42
表示逆傅里叶变换， />
Figure QLYQS_43
表示控制时域旁瓣所添加的频域窗函数， />
Figure QLYQS_44
表示共轭处理， />
Figure QLYQS_45
表示线性调频射频信号/>
Figure QLYQS_46
对应的基带信号的频域形式，其中， />
Figure QLYQS_47
。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述回波峰值提取子步骤中，进行归一化处理后得到的宽带方向图表示为：
Figure QLYQS_48
，
其中，
Figure QLYQS_49
、/>
Figure QLYQS_50
、/>
Figure QLYQS_51
分别表示在变量/>
Figure QLYQS_52
、/>
Figure QLYQS_53
、/>
Figure QLYQS_54
中寻找函数的最大值。
10.一种相控阵雷达宽带方向图仿真装置，其特征在于，包括：
阵列模型建立模块，用于建立相控阵雷达的阵列模型；
波束形成器模型建立模块，用于建立相控阵雷达的波束形成器模型，所述波束形成器模型包括子阵内波束形成器模型和子阵间波束形成器模型；
宽带方向图生成模块，用于根据阵列模型和波束形成器模型生成归一化的宽带方向图，包括：
射频回波信号生成子模块，用于生成观测空域内任意角度方向的点目标的射频回波信号；
回波空域滤波子模块，用于利用子阵内波束形成器模型和阵列模型对射频回波信号进行子阵内空域滤波，得到子阵内空域滤波输出信号，利用子阵间波束形成器模型和阵列模型对子阵内空域滤波输出信号进行子阵间空域滤波，得到子阵间空域滤波输出信号；
回波下变频子模块，用于对子阵间空域滤波输出信号进行下变频处理，得到基带回波信号；
回波脉冲压缩子模块，用于对基带回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩信号；
回波峰值提取子模块，用于提取脉冲压缩信号在每一角度下的最大幅值并进行归一化处理，得到归一化的宽带方向图。
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