[發明專利]一種用于機載預警共形陣俯仰探測波束賦形的設計方法

有效

• 申請號: 202010107411.6
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111291493B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 曾元琛;李娜;段寶巖;鐘旺;張爍;孫梓涵
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H01Q1/28;H01Q21/00;G06F111/10
• 代理公司: 西安吉順和知識產權代理有限公司 61238
• 代理人: 邱志賢

1.一種用于機載預警共形陣俯仰探測波束賦形的設計方法，其特征是，至少包括如下步驟：

步驟(1)，根據預警雷達平面陣口徑效率一般表達式，推導共形陣的口徑效率表達式：

步驟(2)，定義預警雷達俯仰面探測所需要的波束形狀；

步驟(3)，引入幅度控制變量Am到修正的伯恩斯坦多項式來減少優化變量和降低副瓣電平；

步驟(4)，定義俯仰探測波束的描述函數及確定擬合的目標函數；

θ₁以下區域為對地區域，因此僅考慮對該部分最大副瓣電平加以限制，使其盡可能低，對于θ₁及以上區域分成3段進行擬合；

步驟(5)，采用如下優化模型來優化目標函數，來獲得目標探測曲線；

步驟(6)，采用Matlab軟件編寫螢火蟲算法來解步驟(5)中的優化模型，解得設計變量X。

2.根據權利要求1所述的一種用于機載預警共形陣俯仰探測波束賦形的設計方法，其特征是：所述的步驟(1)包括如下步驟：

陣列俯仰面場強的一般表達式：

其中：

f_nθ(θ)表示單元矢量方向圖在θ方向的極化分量；

I_n是第n個陣元的激勵幅值，φ_n是激勵相位；

k是空間傳播常數，k＝2π/λ，λ為波長；

r_n是第n個陣元的位置矢量；

r是遠場方向的單位矢量；

結合坐標系旋轉法獲得共形陣俯仰面的遠場，其表達式為

其中:

T_n(θ)為第n個陣元在θ方向的旋轉矩陣，該矩陣可由兩步轉換而成：首先將全局坐標系o-xyz中的遠場觀察方向θ轉化到其在每一個單元局部坐標系的表示最后將單元局部坐標系中的方向圖函數通過坐標系旋轉變換到全局坐標系中得到f_nθ(θ_n)；

在(1)式基礎上，平面陣列口徑效率一般表達式可被定義為：

其中:

G(θ_scan)表示相應掃描角處的增益；

G_max(θ_scan)表示俯仰面上最大增益；

采用坐標系旋轉法獲得遠場完全匹配的共形陣列中G(θ_scan)和G_max(θ_scan)可分別由(4)、(5)式表示：

其中:

T_n(θ_scan)表示第n個陣元在掃描角θ_scan處的旋轉矩陣；

E(θ_scan)由(2)式給出；

為相應掃描角下陣元激勵最大幅值；

整個陣列歸一化的輸入功率P_in可由各單元激勵系數給出，即

當P_in＝1時，式(2)和(6)中陣元的激勵最大幅值可表示成

聯立式(3)、(4)、(5)和(7)即可得到共形陣列的一般口徑效率表達式。