一种基于阵列结构的低频信号产生方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112748402A(43)申请公布日2021.05.04(21)申请号202011005364.0(22)申请日2020.09.22(71)申请人中国科学院空天信息创新研究院地址100190北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人李道京崔岸婧周凯王宇洪峻(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人刘歌(51)Int.Cl.G01S7/282(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图7页(54)发明名称一种基于阵列结构的低频信号产生方法(57)摘要本公开提供了一种基于阵列结构的低频信号产生方法，包括：百米量级阵列结构中各辐射单元以一定的时间间隔由阵列近端至远端依次顺序发射脉冲信号，等效雷达以近光速远离目标运动；根据电磁波多普勒效应设置辐射单元信号的相位，由相邻辐射单元发射信号的时间间隔和波程差实现目标区辐射单元信号包络的移动；通过辐射单元信号相位调制或多行阵列错位排布构建交错阵列的方式，使得目标区空间等效形成的相位在快时间快速变化，单个载波周期时间内即多次发生改变，由此合成低频信号，且合成信号的脉宽相对于辐射单元信号展宽；在交错阵列的情况下，辐射单元发射周期脉冲串信号，各脉冲初始相位根据多普勒效应设置，进一步降低合成信号频率。CN112748402ACN112748402A权利要求书1/2页1.一种基于阵列结构的低频信号产生方法，包括：步骤A：百米量级阵列结构中各辐射单元以一定的时间间隔由阵列近端至远端依次顺序发射脉冲信号，等效雷达以近光速远离目标运动；步骤B：根据电磁波多普勒效应设置辐射单元信号的相位，由相邻辐射单元发射信号的时间间隔和波程差实现目标区辐射单元信号包络的移动；步骤C：通过辐射单元信号相位调制或多行阵列错位排布构成交错阵列的方式，使得目标区空间等效形成的相位在快时间快速变化，单个载波周期时间内即多次发生改变，由此合成低频信号，且合成信号的脉宽相对于各辐射单元信号展宽；步骤D：在多行阵列错位排布构成交错阵列的情况下，各辐射单元发射周期脉冲串信号，各脉冲初始相位根据多普勒效应设置，由此增大合成信号的脉宽，进一步降低合成信号频率。2.根据权利要求1所述的基于阵列结构的低频信号产生方法，其中，所述步骤A中所述辐射单元发射信号的时间间隔，在单行阵列结构的情况下，等于辐射单元间距与假设的雷达运动速度之比，辐射单元间距等于载波半波长；在多行阵列错位构成交错阵列的情况下，等于相邻阵列错位距离与假设的雷达运动速度之比，相邻阵列错位距离等于载波半波长除以阵列数。3.根据权利要求1所述的基于阵列结构的低频信号产生方法，其中，所述步骤A中所述阵列近端与远端由目标和阵列的相对位置决定。4.根据权利要求1所述的基于阵列结构的低频信号产生方法，其中，所述步骤B中所述相邻辐射单元信号具有波程差，要求目标不能位于阵列的法线方向。5.根据权利要求1所述的基于阵列结构的低频信号产生方法，其中，所述步骤C中所述辐射单元信号相位调制由一定的相位步进实现，相位步进由多普勒频率、相位调制的时间间隔参数决定，合成信号脉宽相对于各辐射单元信号脉宽展宽，该展宽量由阵列结构长度、假设的雷达运动速度决定。6.根据权利要求1所述的基于阵列结构的低频信号产生方法，其中，所述步骤D中所述交错阵列中，各辐射单元发射周期脉冲串信号，以增大合成信号的脉宽，进一步降低合成信号频率；交错阵列合成信号的脉宽受到交错阵列阵长和辐射单元信号周期数的共同影响，其表达式为其中，交错阵列的阵长为Ls，目标与阵列近端之间的距离分别为R0，目标在X轴和Y轴上的投影分别为x0和y0，辐射单元信号周期为Tp，各辐射单元信号均包含Np个周期，假设的雷达运动速度为v，光速为c；周期脉冲串信号的每个周期中脉冲初始相位根据电磁波多普勒效应设置，脉冲内无相位调制，信号带宽由脉宽决定，休止期由阵列结构产生的脉宽展宽量弥补。7.根据权利要求1所述的基于阵列结构的低频信号产生方法，其中，所述步骤D中所述交错阵列中，通过多行阵列交错排布实现空间加密，通过在空间减小辐射单元间距，可降低2CN112748402A权利要求书2/2页对时间分辨率的要求，但方法仍要求描述信号的采样频率高于辐射单元信号频率；阵列数的增加、错位距离的减小和辐射单元信号周期的减小，有益于抑制合成信号中的谐波和载波分量，提高阵列发射信号的能量利用率。8.根据权利要求1所述的基于阵列结构的低频信号产生方法，用阵列天线结构等效雷达的近光速远离运动，能够大幅降低信号频率并使信号脉冲宽度展宽。3CN112748402A说明书1/11页一种基于阵列结构的低频信号产生方法技术领域[0001]本公开涉及阵列天线、信号与信息处理技术领域，尤其涉及一种基于阵列结构的