一种稀疏MIMO平面阵列雷达天线构建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102521472A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102521472A(43)申请公布日2012.06.27(21)申请号201210000517.1(22)申请日2012.01.04(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人张晓玲向高师君(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203代理人曾磊(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书权利要求书3页3页说明书说明书1010页页附图附图22页(54)发明名称一种稀疏MIMO平面阵列雷达天线构建方法(57)摘要本发明提供了一种稀疏MIMO平面阵列雷达天线构建方法，它是以相位中心近似原理为基础，结合MIMO天线思想，采用MIMO思想进行天线布阵优化设计，当所有发射阵元同时(或轮流)发射正交信号，而接收阵元同时接收回波信号时，利用相位中心近似原理等效出具有均匀间隔的虚拟平面阵列；按照本发明构建的稀疏MIMO平面阵列雷达天线能够采用较少的发射天线阵元和接收天线阵元，虚拟实现等效的满阵元排布的平面天线阵列。与直接布设和等效的虚拟平面阵列同样大小的平面阵列天线相比，本发明的方法大幅度地减少了对阵元数目的需求。CN102547ACN102521472A权利要求书1/3页1.一种稀疏MIMO平面阵列雷达天线构建方法，其特征是它包括步骤如下：步骤1、天线相关参数的初始化设置首先，确定虚拟平面阵列的尺寸参数；预先设定平面阵列天线的横向角分辨率和纵向角分辨，计算虚拟平面阵列的横向长度Lvx和纵向的长度Lvy；用数学公式描述：和其中雷达信号载波波长λ为已知；其次，确定虚拟平面阵列阵元间的横向间距和纵向间距；虚拟平面阵列阵元间的横向间距用dvx表示，虚拟平面阵列阵元间的纵向间距用dvy表示；规定沿x和沿y方向扫描的最大波束角分别为θx0和θv0，根据栅瓣公式和确定横向间距dvx和纵向间距dvy的取值范围，符号|·|表示取绝对值运算；选择和满足沿x和沿y方向扫描的波束角从到的波束扫描范围的要求；再次，确定虚拟平面阵列的阵元沿x向排布的列数Nvx和沿y向排布的阵元行数Nvy：其中符号代表向上取整，表示取不小于“·”的最小整数；最后，确定构建虚拟平面阵列需要的发射阵元数目MT和接收阵元数目NR；具体方法是：(1)、构建阵元数目为Nvx的虚拟线阵：即确定发射阵元数目和接收阵元数目用MxT表示需要的发射阵元数目，且规定MxT为偶数，用NxR表示需要的接收阵元数目，用cT和cR分别表示布设一个发射阵元和接收阵元所需要的成本，此处，成本指天线阵元、加工及安装的费用，且为已知；选取其中代表向上取偶，表示取不小于“·”的最小偶数；其中代表向上取整，表示取不小于“·”的最小整数；(2)、构建阵元数目为Nvy的虚拟线阵：即确定发射阵元数目和接收阵元数目用MyT表示需要的发射阵元数目，且规定MyT为偶数；用NyR表示需要的接收阵元数目；选取其中代表向上取偶，表示取不小于“·”的最小偶数；其中代表向上取整，表示取不小于“·”的最小整数；于是，构建阵元数目为Nvy×Nvx的虚拟平面阵列，所需要的发射阵元数目MT＝MxT×MvT，需要的接收阵元数目为NR＝NxR×NyR；步骤2、确定阵元间间距发射阵元间横向间距dxT：dxT＝2dvx，dvx为虚拟平面阵列阵元间的横向间距；发射阵元间纵向间距dyT：dyT＝2dvy，dvy为虚拟平面阵列阵元间的纵向间距；2CN102521472A权利要求书2/3页接收阵元间横向间距dxR：dvx为虚拟平面阵列阵元间的横向间距，MxT为构建阵元数目为Nvx的虚拟线阵需要的发射阵元数目；接收阵元间纵向间距dvR：dvy为虚拟平面阵列阵元间的纵向间距，MyT为构建阵元数目为Nvy的虚拟线阵需要的发射阵元数目；收、发阵元间横向间距dxTR：dvx为虚拟平面阵列阵元间的横向间距，dxT为发射阵元间横向间距；收、发阵元间纵向间距dyTR：dvy为虚拟平面阵列阵元间的纵向间距，dyT为发射阵元间纵向间距；步骤3、确定安装矩形平面的坐标系将安装矩形平面的中心定义为坐标原点，x轴和y轴分别与安装矩形平面相邻两条边平行，建立平面二维坐标系；步骤4、布置接收阵元接收阵元共有NR个，每个接收阵元的位置坐标按照如下公式确定：接收阵元横坐标xR(i)：i＝{1，2，L，NxR}，NxR为构建阵元数目为Nvx的虚拟线阵需要的接收阵元数目，dxR为接收阵元间横向间距；接收阵元纵坐标yR(k)：k＝{1，2，L，NyR}，NyR为构建阵元数目为Nvy的虚拟线阵需要的接收阵元数目，dyR为接收阵元间纵向间距；步骤5、布置发射阵元发射阵元共有MT个，被均分为关于原点中心对称的四个部分：I、II、