一種極化敏感fda雷達及其波束形成方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及Π )Α雷達技術領域，尤其涉及一種極化敏感FDA雷達及其波束形成方法 和裝置。
【背景技術】
[0002] 頻控陣雷達(FDA，F(xiàn)requency Diverse Radar)在同一時間對不同陣元上的發(fā)射信 號施加了不同的頻率差，即：每個陣元發(fā)射出去的信號的中心頻率不相同。這些發(fā)射出去的 信號在空間上相互疊加，會使FDA雷達波束在空間上呈現(xiàn)出某些距離角度位置上加強，其他 距離角度位置上減弱的特性。
[0003] FDA雷達的陣元的排列方式可以是將多個陣元排列在一條直線上，即：以線陣方式 排列。
[0004] 現(xiàn)有的Π )Α雷達發(fā)射信號波束加強的位置呈帶狀，這種樣式的發(fā)射信號波束決定 了FDA雷達在判定目標的距離和角度時會出現(xiàn)相互依賴性，即：如果不知道距離大小就無法 估計出角度的大小，同樣，不知道角度的大小也無法估計出距離的大小。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種極化敏感Π )Α雷達及其波束形成方法和裝置，以解決 現(xiàn)有技術中存在的上述距離和角度相互依賴的問題。
[0006] 本發(fā)明的一個實施例提供了 一種極化敏感FDA雷達，包含多個陣元，多個陣元中的 每一個上包含至少一個電偶極子或至少一個磁偶極子。
[0007] 本發(fā)明的另一個實施例提供了一種用于極化敏感Π )Α雷達的波束形成方法，極化 敏感FDA雷達包含多個陣元，該方法包括:參數(shù)設定步驟:設定陣元總數(shù)、陣元間距、發(fā)射信 號的載波頻率、每個陣元的發(fā)射信號頻偏;偶極子設置步驟:在多個陣元中的每一個上設置 至少一個電偶極子或至少一個磁偶極子;最優(yōu)加權向量搜索步驟：用凸優(yōu)化方法搜索最優(yōu) 加權向量；以及發(fā)射波束產生步驟:根據(jù)載波頻率、頻偏和加權向量在相應陣元上產生發(fā)射 波束。
[0008] 本法明的又一個實施例提供了一種用于極化敏感Π )Α雷達的波束形成裝置，該極 化敏感Π )Α雷達包含多個陣元，該裝置包括:參數(shù)設定模塊，用于設定陣元總數(shù)、陣元間距、 發(fā)射信號的載波頻率、每個陣元的發(fā)射信號頻偏;偶極子設置模塊，用于在多個陣元中的每 一個上設置至少一個電偶極子或至少一個磁偶極子;最優(yōu)加權向量搜索模塊，用于用凸優(yōu) 化方法搜索最優(yōu)加權向量；以及發(fā)射波束產生模塊，用于根據(jù)載波頻率、頻偏和加權向量在 相應陣元上產生發(fā)射波束。
【附圖說明】
[0009] 通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通 技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明 的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。其中在附圖中，參考數(shù)字 之后的字母標記指示多個相同的部件，當泛指這些部件時，將省略其最后的字母標記。在附 圖中：
[0010] 圖1為本發(fā)明的極化敏感FDA雷達示意圖；
[0011] 圖2為本發(fā)明的用于極化敏感FDA雷達的波束形成方法的一個實施例的流程圖；
[0012] 圖3所示為本發(fā)明的用于極化敏感Π )Α雷達的波束形成過程中的加權向量搜索步 驟的一個實施例的流程圖；
[0013] 圖4為本發(fā)明的用于極化敏感FDA雷達的波束形成裝置一個實施例的示意性框圖；
[0014] 圖5A為采用現(xiàn)有的FDA產生的雷達發(fā)射波束示意圖；
[0015] 圖5B為采用本發(fā)明技術方案產生的雷達發(fā)射波束示意圖；
[0016] 圖6為采用本發(fā)明技術方案時的輸入信噪比與輸出信干比曲線和采用現(xiàn)有技術方 案時的輸入信噪比與輸出信干比曲線對比示意圖。
[0017] 在附圖中，使用相同或類似的標號來指代相同或類似的元素。
【具體實施方式】
[0018] 現(xiàn)在將參考附圖來詳細描述本發(fā)明的示例性實施方式。應當理解，附圖中示出和 描述的實施方式僅僅是示例性的，意在闡釋本發(fā)明的原理和精神，而并非限制本發(fā)明的范 圍。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例提供了一種極化敏感Π )Α雷達100,雷達100可以 包含多個陣元（圖1中用一個黑色方塊表示一個陣元），多個陣元中的每一個上可以包含有 至少一個電偶極子或至少一個磁偶極子。這多個陣元可以排列在一條直線上并且相互之間 的間距可以相等。
[0020] 在本發(fā)明的一個實施例中，電偶極子可以位于圖1中的虛線所示的X軸方向或Y軸 方向或Z軸方向，磁偶極子也可以位于圖1中的虛線所示的X軸方向或Y軸方向或Z軸方向。 [0021 ]在本發(fā)明的一個實施例中，多個陣元中的每一個上最多可以包含有三個有效電偶 極子和三個有效磁偶極子。這三個有效電偶極子可以分別位于X軸方向、Y軸方向和Z軸方 向，這三個有效磁偶極子可以分別位于X軸方向、Y軸方向和Z軸方向。也就是說，一個陣元上 最多可以包含六個有效極子。所謂有效電偶極子，指的是雖然某一個陣元上可以包含3個以 上的電偶極子，但是其中有效的電偶極子只有三個，其他的都是冗余的。有效磁偶極子的概 念也類似于有效電偶極子的概念。
[0022] 在本發(fā)明的一個實施例中，多個陣元中的每一個的編號可以自基準陣元開始依次 遞增，每一個陣元的發(fā)射信號的頻偏可以與該編號的二次方成正比。例如，參考圖1，如果將 最左邊的陣元(坐標原點處的陣元)作為基準陣元，則可以從左到右將所有陣元按照依次遞 增的方式編號為1、2、3···、Μ。因此，任一陣元的頻偏可以通過如下公式計算得到：
[0023] Δ fm= (m-1 )2 Af,m=l,2, . . . ,Μ-1
[0024] 其中，A fm表示編號為m的陣元的頻偏，△ f為預先設定的基準頻偏，Μ表示陣元的 總數(shù)。
[0025]至此描述了根據(jù)本發(fā)明實施例的極化敏感FDA雷達。對比圖5Α和圖5Β可以看出，用 現(xiàn)有的FDA雷達產生的發(fā)射波束能量集中于一些帶狀區(qū)域（圖5Α中的501、502、503、504等區(qū) 域），因此具有明顯的距離一角度依賴性。而根據(jù)本發(fā)明雷達產生的發(fā)射信號波束的能量更 為集中（圖5B中的505、506區(qū)域），可以被聚焦于期望的目標位置，能夠克服現(xiàn)有FDA雷達產 生的發(fā)射波束的距離角度相互依賴的問題。
[0026]參考圖2,圖2為本發(fā)明的用于極化敏感FDA雷達的波束形成方法的一個實施例200 的流程圖。圖2所示的實施例200可以包含如下步驟201至205。
[0027]步驟201是參數(shù)設定步驟:設定陣元總數(shù)、陣元間距、發(fā)射信號的載波頻率、每個陣 元的發(fā)射信號頻偏。
[0028]在本發(fā)明的一個實施例中，陣元總數(shù)可以是8個，陣元間距可以是d = 0.5米，發(fā)射 信號的載波頻率可以是f〇 = 2X109Hz。
[0029] 在本發(fā)明的一個實施例中，多個陣元中的每一個的編號可以自基準陣元開始依次 遞增，每一個陣元的發(fā)射信號的頻偏可以與該編號的二次方成正比。例如，參考圖1，如果將 最左邊的陣元(坐標原點處的陣元)作為基準陣元，則可以從左到右將所有陣元按照依次遞 增的方式編號為1、2、3···、Μ。因此，任一陣元的頻偏可以通過如下公式計算得到：
[0030] Δ fm= (m-1 )2 Af,m=l,2, . . . ,Μ-1
[0031] 其中，A fm表示編號為m的陣元的頻偏，△ f為預先設定的基準頻偏，Μ表示陣元的 總數(shù)。
[0032] 步驟202是偶極子設置步驟:在多個陣元中的每一個上設置至少一個電偶極子或 至少一個磁偶極子。
[0033] 在本發(fā)明的一個實施例中，可以在每一個陣元上設置至少一個電偶極子或者在每 一個陣元上設置至少一個電偶極子。
[0034] 在本發(fā)明的一個實施例中，電偶極子可以位于圖1中的虛線所示的X軸方向或Υ軸 方向或Ζ軸方向，磁偶極子也可以位于圖1中的虛線所示的X軸方向或Υ軸方向或Ζ軸方向。 [0035]在本發(fā)明的一個實施例中，多個陣元中的每一個上最多可以包含有三個有效電偶 極子和三個有效磁偶極子。這三個有效電偶極子可以分別位于X軸方向、Υ軸方向和Ζ軸方 向，這三個有效磁偶極子可以分別位于X軸方向、Υ軸方向和ζ軸方向。也就是說，一個陣元上 最多可以包含六個有效極子。所謂有效電偶極子，指的是雖然某一個陣元上可以包含3個以 上的電偶極子，但是其中有效的電偶極子只有三個，其他的都是冗余的。有效磁偶極子的概 念也類似于有效電偶極子的概念。
[0036] 步驟203是最優(yōu)加權向量搜索步驟