[發(fā)明專利]一種頻控陣?yán)走_(dá)頻偏誤差分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111075432.5
• 申請(qǐng)日: 2021-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113868843A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖軼;唐虎;王文欽;張順生;陳慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/10
• 代理公司: 成都玖和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種頻控陣?yán)走_(dá)頻偏誤差分析方法，通過(guò)將頻控陣的頻偏誤差轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的相位誤差，然后再利用區(qū)間算法對(duì)相位誤差進(jìn)行分析，進(jìn)而求得存在頻偏誤差時(shí)頻控陣發(fā)射波束的功率譜的上界和下界，進(jìn)而分析發(fā)射天線的容差特性，因此在實(shí)際情況下，對(duì)天線參數(shù)的矯正具有重大意義，彌補(bǔ)了目前鮮有用于頻控陣頻偏誤差分析的空缺。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及于頻控陣?yán)走_(dá)發(fā)射波束形成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頻控陣?yán)走_(dá)頻偏誤差分析方法。

背景技術(shù)

在無(wú)線通信系統(tǒng)中，常常要求需要產(chǎn)生窄主瓣和低旁瓣的波束圖案來(lái)讓通信更加可靠。通常情況下，通過(guò)仿真可以得到理論上無(wú)誤差時(shí)天線的輻射圖案所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，然而天線在制造過(guò)程中的不可避免的隨機(jī)誤差，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際參數(shù)偏離理論值，進(jìn)而讓實(shí)際的天線性能可能達(dá)不到理想的性能指標(biāo)，所以在通常情況下需要耗費(fèi)巨大的人力并利用昂貴的校準(zhǔn)設(shè)備對(duì)天線進(jìn)行校準(zhǔn)，使其性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)天線進(jìn)行誤差分析，是天線設(shè)計(jì)時(shí)非常重要的一步，通過(guò)誤差分析能預(yù)測(cè)制造誤差對(duì)天線性能的影響范圍，進(jìn)而能更好的利用一些校準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)天線進(jìn)行校準(zhǔn)。

不同類型的誤差對(duì)陣列天線的性能可能具有非常大的影響，因此，誤差問(wèn)題是陣列天線設(shè)計(jì)的一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。目前已經(jīng)提出了多種誤差分析技術(shù)，但這些技術(shù)都是利用不同的方法對(duì)相控陣的幅度，相位和位置誤差等進(jìn)行分析。而頻控陣作為一種當(dāng)代新型陣列，其原理是通過(guò)在每個(gè)陣列元素之間施加一個(gè)較小的(與載波頻率相比)均勻頻率偏移，進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)距離角耦合波束圖案，該波束是隨時(shí)間、距離和角度的變化，并且在不同距離和角度上周期性地出現(xiàn)最大值，這與相控陣有非常大的不同。而造成這一現(xiàn)象的根本原因是，頻控陣比相控陣多了一個(gè)設(shè)計(jì)自由度頻偏，頻偏作為頻控陣最核心的設(shè)計(jì)參數(shù)之一，其誤差必定會(huì)對(duì)頻控陣波束性能產(chǎn)生重大的影響，但目前鮮有分析頻控陣誤差的方法或文獻(xiàn)，大部分誤差分析的相關(guān)技術(shù)都是適用于相控陣的幅度、相位和位置等誤差，對(duì)于頻控陣頻偏誤差分析，還存在一定缺口。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種頻控陣?yán)走_(dá)頻偏誤差分析方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少頻控陣頻偏誤差分析方法的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用一種頻控陣?yán)走_(dá)頻偏誤差分析方法，包括下列步驟：

構(gòu)建發(fā)射波束模型，推導(dǎo)發(fā)射波束的數(shù)學(xué)表達(dá)式；

引入已有的功率譜推導(dǎo)公式分析；

分別求出發(fā)射波束表達(dá)式的對(duì)應(yīng)參數(shù)；

將所述對(duì)應(yīng)參數(shù)代入所述功率譜推導(dǎo)公式，獲得發(fā)射波束功率譜的上界和下界；

仿真分析進(jìn)行驗(yàn)證。

其中，所述發(fā)射波束模型為頻控陣發(fā)射波束模型。

其中，在構(gòu)建發(fā)射波束模型，推導(dǎo)發(fā)射波束的數(shù)學(xué)表達(dá)式的過(guò)程中，構(gòu)建頻控陣發(fā)射波束模型，推導(dǎo)存在頻偏誤差時(shí)發(fā)射波束功率譜的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并獲得由頻率誤差引起的功率譜相位變化的上界和下界的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

其中，所述功率譜推導(dǎo)公式為已有的基于區(qū)間算法的功率譜推導(dǎo)公式。

其中，所述對(duì)應(yīng)參數(shù)包括發(fā)射波束表達(dá)式實(shí)部的中點(diǎn)和區(qū)間寬度，還包括發(fā)射波束表達(dá)式虛部的中點(diǎn)和區(qū)間寬度。

其中，在將所述對(duì)應(yīng)參數(shù)代入所述功率譜推導(dǎo)公式，獲得發(fā)射波束功率譜的上界和下界的過(guò)程中，將發(fā)射波束表達(dá)式實(shí)部以及虛部的中點(diǎn)和區(qū)間寬度值代入已有的基于區(qū)間算法的功率譜推導(dǎo)公式，獲得存在頻偏誤差時(shí)發(fā)射波束功率譜的上界和下界。

其中，在仿真分析進(jìn)行驗(yàn)證的過(guò)程中，應(yīng)用Linear-FDA、Log-FDA和Taylor-FDA三種構(gòu)型進(jìn)行仿真驗(yàn)證有效性。