[發明專利]一種基于虛擬陣元的波束掃描方法及裝置

在審

• 申請號: 202010707543.2
• 申請日: 2020-07-21
• 公開（公告）號: CN111710993A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 黃平平;劉斌;衛曉楠;徐偉;譚維賢;高志奇;乞耀龍;張振華
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q21/20;H01Q3/34
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 喻嶸

1.一種基于虛擬陣元的波束掃描方法，其特征在于，包括：

根據預設的目標期望方向確定虛擬陣元的位置以及選取與所述目標期望方向對應的有效陣元；

計算所述有效陣元與所述虛擬陣元之間的空間相位差；

根據所述有效陣元與所述虛擬陣元之間的空間相位差對所述有效陣元的相位補償進行配置；

對所述配置的有效陣元對應的掃描區域進行波束掃描。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標期望方向為有效陣元開啟狀態下所形成的陣列主波束的期望方向，所述選取與所述目標期望方向對應的有效陣元，包括：

確定各個陣元的最大輻射角；

基于所述各個陣元的最大輻射角度選取能夠對陣列主波束產生貢獻的陣元為有效陣元。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，計算所述有效陣元與所述虛擬陣元之間的空間相位差，包括：

計算所述弧形陣列天線半徑；

基于所述弧形陣列天線半徑計算虛擬陣元與各個有效陣元之間的空間行程差；

基于虛擬陣元與各個有效陣元之間的空間行程差計算所述虛擬陣元與各個有效陣元之間的空間相位差。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述計算所述弧形陣列天線半徑，包括：

基于如下公式計算所述弧形陣列天線半徑：

其中，M為陣元總數，d_c為弧形陣列天線上陣元之間的圓弧間距，Φ為弧形陣列天線的孔徑角。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述弧形陣列天線半徑計算虛擬陣元與各個有效陣元之間的空間行程差，包括：

將計算得到的所述弧形陣列天線半徑代入如下公式計算所述虛擬陣元與各個有效陣元的空間行程差：

其中，為第i個陣元對應的圓周角；γ為目標方向；R為弧形陣列天線半徑。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，基于虛擬陣元與各個有效陣元之間的空間行程差計算所述虛擬陣元與各個有效陣元之間的空間相位差，包括：

根據如下公式計算所述虛擬陣元與各個有效陣元之間的空間相位差：

其中，表示第i號陣元與第0號陣元之間即虛擬陣元之間的空間相位差；表示第i號陣元相對第0號參考陣元之間圓心角大?。沪脼槟繕朔较?；d_c表示任意相鄰獨立天線陣元延圓弧向空間距離間隔大?。籑為陣元總數；φ為弧形陣列天線的孔徑角；λ為信號波長。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述有效陣元與所述虛擬陣元之間的空間相位差對所述有效陣元的相位補償進行配置，包括：

根據所述有效陣元與所述虛擬陣元之間的空間相位差得到弧形陣列天線主波束在目標期望方向時各有效陣元所需要的陣內相位差；

根據所述陣內相位差對弧形陣列天線的各有效陣元進行移相控制。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括：

在得到弧形陣列天線內的陣內相位差之后，將所述陣內相位差代入弧形陣列天線方向圖函數中，以進行波束掃描中的天線方向圖函數表示。

9.一種基于虛擬陣元的波束掃描裝置，其特征在于，包括：

確定模塊，用于根據預設的目標期望方向確定虛擬陣元的位置以及選取與所述目標期望方向對應的有效陣元；

計算模塊，用于計算所述有效陣元與所述虛擬陣元之間的空間相位差；

配置模塊，用于根據所述有效陣元與所述虛擬陣元之間的空間相位差對所述有效陣元的相位補償進行配置；

掃描模塊，用于對所述配置的有效陣元對應的掃描區域進行波束掃描。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述確定模塊，包括：

第一確定子模塊，用于確定各個陣元的最大輻射角；

第二確定子模塊，用于基于所述各個陣元的最大輻射角度確定能夠對陣列主波束產生貢獻的陣元為有效陣元。