一种错开分布的MIMO雷达阵列天线构造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101950851A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101950851A(43)申请公布日2011.01.19(21)申请号201010206423.0(22)申请日2010.06.23(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)发明人张晓玲解文成韦顺军(51)Int.Cl.H01Q1/28(2006.01)H01Q21/00(2006.01)权利要求书6页说明书14页附图5页(54)发明名称一种错开分布的MIMO雷达阵列天线构造方法(57)摘要本发明公开了一种错开分布的MIMO雷达阵列天线构造方法，它是在相位中心近似(PCA)原理的基础上提出错开分布的“双端发射”模型和错开分布的“内侧发射”模型的构造方法。错开分布的“双端发射”模型可获得较大的阵列天线孔径，但引入更多由机翼抖动造成的抖动误差；而错开分布的“内侧发射”模型虽然会减小阵列天线孔径，但引入的抖动误差也会显著减少。可根据不同系统设计要求而灵活选择。本发明在保留线型阵列易于分析和设计的特性的同时又较好地解决了“弯翼情况”和“布阵间隔受限情况”下的适用性问题。CN10958ACCNN110195085101950855A权利要求书1/6页1.一种错开分布的MIMO雷达阵列天线构造方法，其特征是该方法包括如下步骤：步骤1、天线相关参数的初始化设置首先，确定实天线单元的尺寸参数；令发射天线单元的横向尺寸为lTax，纵向尺寸为lTay；接收天线单元的横向尺寸为lRax，纵向尺寸为lRay；其中lTax、lTay、lRax与lRay的实际数值由系统的设计指标确定；为了便于描述设计方法，我们给出一个参考天线单元，该参考天线单元的横向尺寸为纵向尺寸为然后，确定发射天线阵元和接收天线阵元的数目；令发射天线阵元的数目为M，其中M为偶数，且其数值由系统的设计指标给定；接收阵元的数目为N，且N为偶数；最后，确定最终要形成的虚拟线阵的阵元间隔；构成虚拟线阵的阵元等间隔分布，令相邻两个虚拟天线阵元的间隔为d，并满足其中θ0为天线的最大波束角，λ为雷达信号的载波波长，符号|□|表示取绝对值运算，d的具体数值由系统的设计指标确定；步骤2、设置天线布阵平台的参数并建立二维直角坐标系天线布阵平台的几何参数由系统的设计指标给定，采用通用的天线布阵平台模型：翼与机体之间的夹角为θ，其中θ的大小由天线布阵平台的实际形状确定；将左翼的端缘和右翼的端缘分别用符号ll和lr表示，令ll的中点为Ptipl，令lr的中点为Ptipr，并用符号表示点Ptipl与Ptipr的连线，用lspan表示线段的长度，其中lspan的大小由天线布阵平台的几何参数确定；以线段的中点为原点，以点Ptipl到点Ptipr的方向为x轴正方向，以垂直且朝向机体头部的方向为y轴正方向，建立二维直角坐标系；令翼的平均纵向宽度为lwidth，并保证lwidth＞2lay，lwidth的具体数值由载荷平台的几何参数确定；当直线与两翼的后缘有交点时，分别用符号Pbl和Pbr表示，其中Pbl的坐标为(-xb，0)，Pbr的坐标为(xb，0)，xb的具体数值由载荷平台的几何参数确定；令点Pbl到Pbr的距离为Lbw，其中Lbw＝2xb；左右两翼的后缘与机体的交点分别用符号Pinl和Pinr表示，其中Pinl的坐标为(-xin，yin)，Pinr的坐标为(xin，yin)，其中xin和yin的具体数值由载荷平台的几何参数确定；左右两翼的前缘与机体的交点分别用符号Poutl和Poutr表示，其中Poutl的坐标为(-xout，yout)，Poutr的坐标为(xout，yout)，其中xout和yout的具体数值由载荷平台的几何参数确定；MIMO雷达天线阵列的所有发射天线阵元都位于与x轴平行的一条直线上，并用符号Ltl表示该直线，直线Ltl可由方程y＝Ytl，x∈□表示，其中符号□表示任意自然数；所有的接收天线阵元都位于与x轴平行的另一条直线上，并用符号Lrl表示该直线，直线Lrl可由方程y＝Yrl，x∈□表示；左右两翼上的发射阵元都是等间隔布置的，令发射阵元的间隔为ΔdT，其中ΔdT＝2d；左右两翼上的接收阵元也是等间隔布置的，令接收阵元的间隔为ΔdR，其中ΔdR＝Md；步骤3、根据系统的设计要求，选择MIMO雷达阵列天线的具体模型(1)如果系统的设计指标要求以切航迹向天线孔径的最大化优先或切航迹向的分辨率优先，则选择错开分布的“双端发射”模型，进入步骤4；2CCNN110195085101950855A权利要求书2/6页(2)如果系统的设计指标要求以减小抖动误差优先，则选择错开分布的“内侧发射”模型，进入步骤5；步骤4、错开分布的“双端发射”模型构造过坐