[發明專利]基于時間調制線性陣列的超波束形成方法及系統

在審

• 申請號: 202110577110.4
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113391301A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 廖晨;馬越;陳春紅;楊國;汪敏;吳文;王晶琦;張若愚;齊世山
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于時間調制線性陣列的超波束形成方法，其特征在于，包括步驟：

構建時間調線性制陣列左、右子陣列的陣列因子；

根據所需的波束指向角和旁瓣，確定左、右子陣列中每個陣元的復權值；

根據復權值，確定左、右子陣列中每個陣元的開關時間；

左、右子陣列根據得到的開關時間進行調制產生波束，對波束諧波進行提取得到左、右波束；

對左、右波束進行和差運算，得到和、差波束；

通過和、差波束得到超波束。

2.根據權利要求1所述的超波束形成方法，其特征在于，所述構建時間調線性制陣列左、右子陣列的陣列因子AF_l(θ,t)和AF_r(θ,t)分別為：

其中，ω₀＝2πf₀表示載頻信號的角頻率，f₀表示載頻信號的頻率，N表示陣元總數，θ表示入射信號的角度，ω_p＝2π/T_p表示開關信號的角頻率，T_p表示開關周期，和分別表示和的傅里葉級數，和分別表示左、右子陣列的第n個陣元的開關函數，和為：

式中，k表示波數，h表示諧波的級數，和分別表示左、右子陣列中第n個陣元的開關時間。

3.根據權利要求2所述的超波束形成方法，其特征在于，所述左、右子陣列中每個陣元的復權值為：

式中，和表示左、右子陣列中第n個陣元的復權值，和表示左子陣列第n個陣元的幅度和相位，和表示右子陣列第n個陣元的幅度和相位。

4.根據權利要求2所述的超波束形成方法，其特征在于，所述左、右子陣列中每個陣元的復權值采用最小均方誤差算法得到。

5.根據權利要求2所述的超波束形成方法，其特征在于，所述根據復權值，確定左、右子陣列中每個陣元的開關時間具體為：

和表示左子陣列第n個陣元的幅度和相位，和表示右子陣列第n個陣元的幅度和相位，h表示諧波的級數，mod(·)表示求余函數，和分別表示左、右子陣列中第n個陣元的開關時間。

6.根據權利要求2所述的超波束形成方法，其特征在于，所述對左、右波束進行和差運算，得到和、差波束為：

AF_S(θ，t)＝|AF_l(θ，t)|+|AF_r(θ,t)| (9)

AF_D(θ,t)＝|AF_l(θ,t)-AF_r(θ,t)| (10)

AF_S(θ,t)表示和波束，AF_D(θ,t)表示差波束，AF_l(θ,t)和AF_r(θ,t)分別表示左、右子陣列的陣列因子。

7.根據權利要求6所述的超波束形成方法，其特征在于，所述超波束AF_H(θ,t)為：

式中，c表示超系數，其取值在0.3-1之間。

8.根據權利要求1所述的超波束形成方法，其特征在于，所述波束諧波進行提取采用帶通濾波器提取。

9.根據權利要求8所述的超波束形成方法，其特征在于，對于12陣元半波長間距的時間調制線性陣列，所述波束諧波進行提取采用+1次諧波進行提取，諧波的級數h設為1。

10.一種基于時間調制線性陣列的超波束形成系統，其特征在于，包括時間調線性制陣列左、右子陣列、射頻開關、帶通濾波器、超波束單元以及和、差波束單元；其中：

所述左、右子陣列均包括N個陣元，其根據射頻開關時間進行調制得到兩個子陣波束；

所述帶通濾波器用于對左、右子陣列產生的兩個子陣波束諧波進行提取，得到左波束和右波束；

和、差波束單元用于對左波束和右波束和差運算并輸出和、差波束；

超波束單元用于對和、差波束計算得到超波束。