[發明專利]一種寬帶數字陣列的時延補償方法

有效

• 申請號: 202010819048.0
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111934737B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 王利平;汪沛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04B7/08
• 分類號: H04B7/08
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

本發明公開了一種寬帶數字陣列的時延補償方法，屬于寬帶數字陣列技術領域。該方法首先對多通道陣列中各收通道接收的波束信號進行大動態高速高精度同步采樣，得到各收通道的采樣信號；然后對各收通道的采樣信號進行數字變頻和濾波處理，完成各目標的波束合成；最后通過卷積運算實現對各目標的波束合成信號進行時延補償。本發明具有體積小、功耗低、成本低、資源利用率高等優點，可廣泛應用于雷達、通信、測控等寬帶數字陣列接收機中。

技術領域

本發明涉及寬帶數字陣列技術領域，特別是指一種寬帶數字陣列的時延補償方法。

背景技術

目前，由于日益嚴峻的目標環境和電磁環境的挑戰，擁有大動態范圍、低損耗、低副瓣，容易實現多獨立可控波束、高精度低角測高和寬帶寬角掃描等多種優勢的數字陣列引起了越來越多人的關注。

在寬帶數字陣列中，波束合成中不同頻率的信號即使具有相同的相移量卻有不同的時間延時，從而導致接收機性能惡化。針對這一問題，人們提出了在波束合成前采用實時延時線來校正補償每一通道信號的時延，實時延時線通常由波導或同軸電纜組成。但是，這種方法存在體積大、功耗大、成本高和受環境影響大的缺點。此外，高倍過采樣、數字時域內插、分數時延濾波器等方法也被采用來補償通道時延，但當陣列規模龐大時，傳統的這些方法會造成數據量、處理資源激增，導致系統功耗、成本、體積的大大增加。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于解決上述背景技術中的問題，提出一種寬帶數字陣列的時延補償方法，該方法具有收斂速度快、成本低、不增加處理數據量等特點，可用于寬帶數字陣列接收機。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種寬帶數字陣列的時延補償方法，其包括以下步驟：

(1)對多通道陣列中各收通道接收的波束信號進行大動態高速高精度同步采樣，得到各收通道的采樣信號；

(2)對各收通道的采樣信號進行數字變頻和濾波處理，完成各目標的波束合成；

(3)對步驟(2)中各目標的波束合成信號進行時延補償，具體方式為：

(301)根據接收波束信號的陣元數以及陣元之間的間距，計算各陣元上波束的陣面入射扇區角度；

(302)根據陣面入射扇區角度、陣面半徑以及電磁波速度，計算各波束時延；

(303)根據波束時延，構建當前時刻波束合成信號的合成傳遞向量；

(304)根據合成傳遞向量求解當前時刻波束合成信號的時延補償傳遞矩陣；

(305)根據時延補償傳遞矩陣，完成對各目標波束合成信號的時延補償。

進一步的，各陣元上波束的陣面入射扇區角度為：θ_q＝θ_q-1+360/Q，第一個陣元上波束的陣面入射扇區角度為：θ₁＝180/Q；q為陣元序號，Q為陣元數。

進一步的，所述波束時延的計算方式為：

Δt_q＝(1-cos(θ_q×π/180))×λ/3×10⁸，

其中，Δt_q為第q個陣元上波束的時延，λ為陣面半徑，單位為米，θ_q為第q個陣元上波束的陣面入射扇區角度。

進一步的，所述合成傳遞向量為C＝(c₁,c₂,...,c_i,...,c_n)^T，i為腳標，1≤i≤n，n為取樣點個數，T為矩陣的轉置；