專利名稱：一種圓陣列天線數(shù)字波束形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理方法及其電路，尤其涉及一種圓陣列天線數(shù)字波束形成 方法。
背景技術(shù)：
目前相控陣天線基本上還是平面陣列天線，平面陣列天線存在一些缺點(diǎn)，波束覆 蓋范圍窄，局限在120°以內(nèi)，天線波束寬度隨掃描角增加而增加，相應(yīng)地天線增益和測(cè)角 精度隨掃描角增加而降低。天線單元之間的互耦效應(yīng)是掃描角的函數(shù)，天線單元駐波隨掃 描角增大而變化，難以實(shí)現(xiàn)寬角掃描匹配，天線副瓣電平也往往隨掃描角增大而提高。因此，有必要設(shè)計(jì)一種能夠克服上述缺點(diǎn)的圓陣列天線數(shù)字波束形成方法，以滿 足工業(yè)應(yīng)用需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是本發(fā)明提供一種圓陣列天線數(shù)字波束形成方法， 目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，解決平面陣列天線不能同時(shí)覆蓋360、天線波束寬度 隨掃描角增加而增加和天線增益和測(cè)角精度隨掃描角增加而降低的問(wèn)題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種圓陣列天線數(shù)字波束形成方法，其特征在于，包 括(1)圓陣列天線；(2)接收處理，圓陣列天線接收到的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)多次變頻后，輸出 中頻信號(hào)；(3) A/D變換，對(duì)接收處理后的中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換和數(shù)字正交鑒相，得到復(fù) 數(shù)數(shù)字信號(hào)xnT(i) = S(i) · f(nT)其中xnT(i)為模數(shù)變換后的數(shù)字信號(hào)，^⑴為圓陣 列接收到的模擬信號(hào)，^⑴為采樣信號(hào)，T為采樣周期；(4)數(shù)字正交下變頻χητω = fclk⑴其中xnT(i)為模數(shù)變換后的數(shù)字信號(hào)，fclk(i)為直接數(shù)字頻率合成器輸 出的正交相干信號(hào)；(5)抽取，降低數(shù)據(jù)率；(6)幅度、相位的校正，校正通道之間特性的不 一致；(7)復(fù)數(shù)乘法，數(shù)字正交下變頻并經(jīng)過(guò)抽取的后的數(shù)字正交基帶信號(hào)進(jìn)行乘法加權(quán) 處理=OWk(i) ·χητ( )其中為rnT(i)復(fù)數(shù)乘法結(jié)果，Wk(i)為復(fù)數(shù)乘法系數(shù)，χητ 為第η點(diǎn)復(fù)數(shù)數(shù)字信號(hào)，C為校正系數(shù)；(8)復(fù)數(shù)累加，完成復(fù)數(shù)數(shù)字信號(hào)的復(fù)數(shù)乘法后，對(duì)
M
M個(gè)復(fù)數(shù)乘法結(jié)果進(jìn)行求和Ιτ( ) = Υτ τ( )·其中RknT(i)為第K波束，M個(gè)單第η個(gè)采
i=0
樣信號(hào)加權(quán)結(jié)果之和；采用有多個(gè)陣子組成的圓陣中部分相鄰陣子構(gòu)成一個(gè)小的圓弧陣， 在該圓弧陣中心陣子的法線方向上形成沿圓心向外的主波束，這樣以每一個(gè)陣子為中心都 可以構(gòu)造一個(gè)圓弧陣，形成沿圓心向外的波束，整個(gè)圓陣就能形成覆蓋360°空間的M個(gè)等 間距的波束，這樣就構(gòu)成了圓陣列天線數(shù)字波束。如上所述的圓陣列天線數(shù)字波束形成方法，其特征在于，波束即陣元方向增益因 子可用g(9)來(lái)表示
權(quán)利要求
1.一種圓陣列天線數(shù)字波束形成方法，其特征在于，包括(1)圓陣列天線；(2)接收處理，圓陣列天線接收到的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)多次變頻后，輸出中頻信號(hào)；(3)A/D變換，對(duì)接收處理后的中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換和數(shù)字正交鑒相，得到復(fù)數(shù)數(shù)字 信號(hào)xnT(i) = S(i) · f(nT),其中^⑴為A/D變換后的數(shù)字信號(hào)，^⑴為圓陣列接收到的模擬信號(hào)dnT(i)為采 樣信號(hào)，T為采樣周期；(4)數(shù)字正交下變頻，將A/D變換后的數(shù)字信號(hào)變?yōu)閺?fù)數(shù)基帶信號(hào)； XnT(i) = fclk(i) · xnT(i),其中xnT(i)為A/D變換后的數(shù)字信號(hào)，fclk(i)為直接數(shù)字頻率合成器輸出的正交相 干信號(hào)；(5)抽取，降低數(shù)據(jù)率；(6)幅度、相位的校正，校正通道之間特性的不一致；(7)復(fù)數(shù)乘法，數(shù)字正交下變頻并經(jīng)過(guò)抽取的后的數(shù)字正交基帶信號(hào)進(jìn)行乘法加權(quán)處理；rnT(i) =C-ffk(i) · xnT(i),其中為rnT(i)復(fù)數(shù)乘法結(jié)果，Wk(i)為復(fù)數(shù)乘法系數(shù)，χητ為第η點(diǎn)復(fù)數(shù)數(shù)字信號(hào)，C為 校正系數(shù)；(8)復(fù)數(shù)累加，完成復(fù)數(shù)數(shù)字信號(hào)的復(fù)數(shù)乘法后，對(duì)M個(gè)復(fù)數(shù)乘法結(jié)果進(jìn)行求和MLtrJi)./=0其中RknT(i)為第K波束，M個(gè)單第η個(gè)采樣信號(hào)加權(quán)結(jié)果之和； 采用有多個(gè)陣子組成的圓陣中部分相鄰陣子構(gòu)成一個(gè)小的圓弧陣，在該圓弧陣中心陣 子的法線方向上形成沿圓心向外的主波束，這樣以每一個(gè)陣子為中心都可以構(gòu)造一個(gè)圓弧 陣，形成沿圓心向外的波束，整個(gè)圓陣就能形成覆蓋360°空間的M個(gè)等間距的波束，這樣 就構(gòu)成了圓陣列天線數(shù)字波束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓陣列天線數(shù)字波束形成方法，其特征在于，波束即陣元方 向增益因子可用g(9)來(lái)表示cos(^) \θ\<-g(0)=\ 20 M>f其中，θ表示信號(hào)來(lái)波與陣元法向之間的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓陣列天線數(shù)字波束形成方法，其特征在于，數(shù)字波束形成 子陣陣元個(gè)數(shù)為N，定義(N-I)陣元角度間隔θ d = 2 π/M ；將所有陣元編號(hào)為-Νη， L，2，_1，0，1，2，L， ，第0號(hào)陣元為中心陣元，取其法線方向?yàn)榉轿唤铅?=0°，則第i號(hào) 陣元方位位置為i θ d ；對(duì)于θ方向來(lái)的回波，第i號(hào)陣元收到的復(fù)信號(hào)為
全文摘要
本發(fā)明提供一種圓陣列天線數(shù)字波束形成方法，采用有多個(gè)陣子組成的圓陣中部分相鄰陣子構(gòu)成一個(gè)小的圓弧陣，在該圓弧陣中心陣子的法線方向上形成沿圓心向外的主波束，這樣以每一個(gè)陣子為中心都可以構(gòu)造一個(gè)圓弧陣，形成沿圓心向外的波束，整個(gè)圓陣就能形成覆蓋360°空間的多個(gè)等間距的波束，這樣就構(gòu)成了圓陣列天線數(shù)字波束。本發(fā)明可克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，解決平面陣列天線不能同時(shí)覆蓋360°、天線波束寬度隨掃描角增加而增加和天線增益和測(cè)角精度隨掃描角增加而降低的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04B7/04GK102082591SQ20101058529
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者吳軍, 沈小川 申請(qǐng)人:武漢濱湖電子有限責(zé)任公司