法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2014-07-09
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G01S7/02 授权公告日:20080604 终止日期:20130521 申请日:20040521
专利权的终止
2010-03-31
专利实施许可合同的备案 合同备案号:2010320000030 让与人:粟毅 受让人:苏州雷视通电子技术有限公司 发明名称:一种应用于超宽带信号激励下线性阵列的波束形成系统 授权公告日:20080604 许可种类:独占许可 备案日期:2010.1.26 合同履行期限:2009.12.1至2019.12.31合同变更 申请日:20040521
专利实施许可合同的备案
2008-06-04
授权
授权
2006-01-18
实质审查的生效
实质审查的生效
2005-11-23
公开
公开
技术领域
本发明专利涉及一种应用于超宽带信号激励下线性阵列的波束形成系统,是雷达系统中超宽带信号激励下线性阵列的波束形成系统实现,用于高分辨多目标定位。
背景技术
超宽带(UWB)雷达可提供目标的更多的特征,在民用、环境和国防等应用领域正在成为越来越重要的探测手段。例如,地下目标探测、冰层探测、空间目标(隐身目标)的探测与识别、反恐怖防空雷达网以及医疗成像。这一雷达体制的一个发展方向是采用阵列天线技术,利用波束形成提高系统的方位分辨力和系统发射功率。然而,UWB/冲激雷达从发射、接收到信号处理都基于瞬态电磁特性,窄带雷达波束形成的理论和算法不能用于超宽带阵列天线的分析。鉴于UWB雷达系统中较多采用线性阵列,以下考虑线阵的波束形成。
对一N元线阵,设阵元间距相等,均为d,则其阵因子函数表示为
对某一确定的线阵,在超宽带信号激励下,相当于超宽带信号通过一空域色散系统,在不同的空间角θ上,各个频率分量的相对相位不再保持不变,因此接收到的时域信号是畸变的,信号形式及辐射能量与空间角θ的关系变得模糊。线阵的空间分辨率不同于窄带信号激励下的分辨率表示。
发明内容
为了充分发挥超宽带信号和阵列处理技术各自的优势,本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的上述不足,提出一种新的超宽带线性阵列天线实现方式,提供一种应用于超宽带信号激励下线性阵列的波束形成系统,很大程度上提高线阵的方位向分辨率,减少阵列天线的旁瓣,以满足高分辨多目标定位的要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:应用于超宽带信号激励下线性阵列的波束形成系统,该波束形成系统采用冲激脉冲激励一线性阵列,通过配置线阵各阵元的非等幅激励电流幅度、相位及阵元之间非等距的相对位置来调整方位向分辨率的波束形成系统,即超宽带非等间距非等幅激励线阵波束形成系统。这是在分析了线阵在超宽带冲激信号激励下的辐射特性;讨论了这一信号体制的波束形成机理。设线阵的激励信号为超宽带信号si(t),其频谱为S(jω),则线阵辐射方向图随频率的变化可用未归一化的方向图来表示,即
其中,
本发明的有益效果是,可以提高波束形成系统的方位向分辨率,从而提高多目标定位的精度。系统实现上只需调整各阵元的激励电流幅度和阵元间距,易于实现。
附图说明
通过参考下面实施例附图的说明,可以更好地理解本发明,以下均以六元阵为例,但本技术并不局限于六元阵,而是对任意数目的线阵均适用。
图1示出了等间距等幅激励线阵;
图2示出了图1所示的线阵的空间辐射特性;
图3示出了图1所示的线阵的能量方向图;
图4示出了与图1等长,但阵元间距不等的线阵;
图5示出了图4所示的线阵的空间辐射特性;
图6示出了图4所示的线阵的能量方向图;
图7示出了与图1等长,但各阵元激励电流幅度不等的线阵;
图8示出了图7所示的线阵的空间辐射特性;
图9示出了图7所示的线阵的能量方向图;
图10为实施例示出长L=29λ0(超宽带非等间距非等幅激励)的六元线阵;
图11示出了图10所示的线阵的空间辐射特性;
图12示出了图10所示的线阵的能量方向图;
图13为奇数阵元线阵的最优配置
图14为偶数阵元线阵的最优配置
为了便于分析,将阵列波束形成系统的各阵元视为理想情况,各阵元间没有互耦,宽带激励信号同时激励各阵元。图1示出了等间距等幅激励的六元阵,激励信号取为单周波中心频率为f0=2GHz。阵元间距为4λ0,其中λ0表示激励信号中心频率对应的波长。此时线阵为一边射阵。窄带信号激励下,当阵子间距d≥λ时,栅瓣进入可见空间,方向性系数急剧下降。图2示出了si(t)激励图1所示线阵的空间辐射特性,横坐标表示时间,纵坐标表示方位。角度θ表示空间辐射方向与线阵的中垂线的夹角。从图2可以看出,θ=0时线阵左半部分和右半部分的阵元相对于中垂线对称分布,因此接收到的信号是原始发射信号的同相叠加,此时幅度最强。随着θ角的增大,空间辐射特性也随之改变。各阵元发射的信号不再保持同相,到达空间接收点的时间也不相同。当θ=90°时,此时各阵元的发射信号相对时延最大,空间辐射特性最差。图3为图2对应的能量辐射特性,每一θ角对应的接收信号的能量随着θ的改变而改变,是关于θ的对称分布。由图3可以看出:线阵的能量辐射特性主瓣宽度较大,旁瓣电平较高。为了提高线阵作为波束形成系统的性能,即是要提高其方位向分辨率,具体上讲就是压窄主瓣宽度,降低旁瓣电平。图4示出了与图1等长但不等间距的线阵,阵元放置关于线阵中心位置对称,各阵元间距分别为(5λ0,4λ0,2λ0,4λ0,5λ0),总线阵长度仍为20λ0。图5和图6分别示出了此线阵的空间辐射特性和能量方向图。非等间距线阵与等长的等间距线阵相比,空间干涉区域变大,旁瓣电平变低,但半能量波瓣宽度并不变。实际上,干涉临界角θIR满足min(di)×cosθIR=λ0。对等间距线阵而言,当
具体实施方式
如图10为本发明一长L=29λ0的六元线阵的最优配置,激励信号仍取为中心频率f0=2GHz的单周波。通过求解式(1),可得:最优的阵元间距和各阵元激励电流幅度分别为dopt=(1.99λ0,1.41λ0,22.2λ0,1.41λ0,1.99λ0),Wopt=(1,0.6,0.1,0.1,0.6,1)。在这种情况下,线阵的主瓣宽度最小,提高了线阵的空间分辨力,降低了旁瓣干扰。与等间距等幅激励的线阵相比,其非干涉区域的副瓣电平提高了19.7%,干涉区域的副瓣电平减小了41.9%,半能量波瓣宽度减小了27.8%,较大程度上提示了线阵的波束形成性能。
如图10所示:阵元1,2之间的距离和阵元5,6之间的距离相等,均为1.99λ0。λ0为激励的宽带信号的中心频率对应的波长。阵元2,3之间的距离和阵元4,5之间的距离相等,均为1.41λ0。阵元3,4之间的距离为22.2λ0。阵元3,4的激励电流相对幅度为1,阵元2,5的激励电流相对幅度为0.6,阵元1,6的激励电流相对幅度为1。
机译: 用于使用加权重叠波束形成和应用于相邻子带的相加技术来计算频率局部自适应波束形成器权重的系统和方法
机译: 使用加权重叠波束格式计算频率局部自适应波束形成器权重的系统和方法,并将应用于相邻子带的添加技术
机译: 将一种或多种成分施用于多种种子的方法,种子处理操作期间的湿度和温度控制方法,种子处理产品的开发方法,具有一种或多种种子处理产品的生产工厂中的种子处理方法,环境受控种子处理系统,以在生产场所或测试场所处理种子,在种子生产设施中用于将处理过的种子输送到种子的方法,该方法用于将种子处理产品应用于生产工厂中的多种玉米种子的方法,作物产量增强方法,种子生产设施中用于处理生产者的种子的环境控制种子处理系统以及在预定环境条件下评估处理产品种子性能的方法