[發明專利]一種四維天線形成多波束電磁干擾的方法

有效

• 申請號: 201711048407.1
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN109725296B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 陳如山;朱嘯宇;丁大志;樊振宏
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 王瑋

本發明公開了一種四維天線形成多波束電磁干擾的方法。利用線性約束特征干擾相消器算法(LCEC)求出各個波束的幅度和相位權重系數w_k；利用w_k生成四維天線的波束形成時間調制序列，利用四維天線實現LCEC算法；最后通過設置期望信號的幅度和相位形成多個期望波束，以及在我方設備方向形成零陷，防止干擾我方設備。此方法利用LCEC算法相比于傳統的線性最小方差算法(LCMV)和最小方差無失真響應算法(MVDR)，在單元數較少或快拍數不足情況下，可以較好保持波形，不容易發生畸變；且利用四維天線實現LCEC算法，可以利用時間調制開關結構代替衰減器和移相器完成波束形成賦權，降低復雜度、節約成本。此方法可形成多個波束，對多目標或多個干擾目標的干擾方式有重要意義。

技術領域

本發明涉及四維天線波束形成領域和電子對抗領域，特別是一種四維天線形成多波束電磁干擾的方法。

背景技術

近年來，雷達界技術不斷更新，如頻率、波束、功率等雷達基本參數的捷變或自適應捷變技術，功率合成、匹配濾波、相參積累、超低旁瓣天線技術等，并在采用新技術的基礎上開發研究出了多種先進的雷達系統，如有源固態相控陣雷達、超寬帶合成孔徑及逆合成孔徑雷達、新型脈沖多普勒雷達、數字陣列雷達等。因此對新體制雷達弄清其工作原理、找到其薄弱環節、采用針對性的雷達技術和方法尤為必要。

欺騙式干擾機和壓制式干擾機是廣泛應用于軍事領域電子對抗的技術。欺騙式干擾機能不斷發射類似雷達的回波信號，對雷達產生欺騙干擾；壓制式干擾機針對雷達的工作頻帶，施放強度大于雷達回波的干擾發射天線信號，使雷達回波信號被干擾淹沒。隨著雷達技術的不斷更新，單一的干擾方式效果越來越不明顯。為提高干擾的有效性和針對性，解決全向天線發射干擾信號干擾效率低且會對民用和己方電子系統造成干擾的問題，采用多波束干擾，工作干擾模式不同，波束指向不同，可以方便實現對空間雙目標同時進行欺騙式干擾和壓制干擾，有效提高干擾戰術效能，同時也降低設備需求量，降低了工作成本。相對于全向天線可以實現干擾的精確性、隱蔽性和有效性。

與單個天線相比，陣列天線具有更高的增益，能夠方便地實現波束的電控制(掃描)以及較容易地控制天線的副瓣電平。因此，陣列天線被廣泛地應用在軍事以及一些特殊領域當中。陣列天線設計的主要核心是如何求得每個天線單元的激勵幅度和相位，從而使其輻射方向圖的波瓣符合特定的需要。但是陣列天線兩端單元的激勵幅度往往比其相鄰天線單元的激勵幅度大得多，這給陣列天線的饋電帶來了很大的困難。但是在四維天線陣中，每個天線單元的工作狀態由與其相連的高速射頻開關控制。通過控制天線單元的工作時間，可以將靜態的激勵幅度加權部分地轉移至時間加權，從而在一定程度上減小靜態激勵幅度的動態范圍比，降低陣列天線的饋電難度。此外，由于對高速射頻開關通斷時間的控制比激勵電流幅度的控制更加精確、方便和快捷，因此，利用時間調制可對四維天線陣中天線單元進行更加精確的饋電。

發明內容

本發明的目的在于提出一種四維天線形成多波束電磁干擾的方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種四維天線形成多波束電磁干擾的方法，步驟如下：

第一步：根據實際需求設置多個期望信號的角度和信噪比以及干擾信號的角度和干噪比；

第二步：利用線性約束特征干擾相消器算法LCEC對多個接收信號的協方差矩陣進行特征分解，將特征值進行排序，取前N個特征值，N為干擾信號的個數，即干擾信號的特征值，它們的特征向量構成干擾子空間；

第三步：根據LCEC算法的約束條件得到LCEC算法的加權矢量為：

其中W是相位權重矩陣，f是對應的約束響應矢量，U_s為步驟二所求得的干擾子空間；

由此推出單權值最優算法，得到多個期望波束共同的最優權值：