一种基于等效线阵的弧形阵列天线的波束扫描方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于等效线阵的弧形阵列天线的波束扫描方法及装置，其中方法包括：从初始弧形阵列天线的各阵元中确定出若干有效工作阵元，获得目标弧形阵列天线；确定所述目标弧形阵列天线中各有效工作阵元的第一相位补偿值，以获得与所述目标阵列天线对应的目标等效线阵；基于所述目标等效线阵以及目标方向，确定所述目标等效线阵中各阵元的补偿值，以获得所述目标弧形阵列天线中与目标等效线阵中各阵元对应的有效工作阵元的第二相位补偿值；基于各所述有效工作阵元的第一相位补偿值以及各所述有效工作阵元的第二相位补偿值对各所述有效工作阵元进行相位补偿，以进行波束扫描。本发明专利技术能够实现弧形阵列天线波束在方位向360°全方位波束扫描。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等效线阵的弧形阵列天线的波束扫描方法及装置
本专利技术涉及弧形阵列天线雷达
，特别涉及一种基于等效线阵的弧形阵列天线的波束扫描方法及装置。
技术介绍
机载弧形阵列雷达是一种广域观测的新一代微波探测系统，它不依赖于气候环境，可以不分昼夜对周围环境进行全天时、全天候的探测，将该系统应用于机动性较强的直升机平台上，能够实现对直升机平台周围场景信息实时、动态、全方位、大视场360°的快速感知，更好的满足了直升机在复杂低空条件或恶劣天气环境下巡航飞行及悬停/起降时对周围障碍物的感知及回避的应用需求，为直升机的飞行安全提供有力保障。弧形阵列天线波束扫描采取电扫描方式，扫描速度快，可以及时快速发现和跟踪识别高速运动目标，同时免去机械扫描雷达天线驱动装置可能发生的故障。目前，对传统常规直线阵或者平面阵方面的研究已经比较成熟，直线面阵固有的缺陷和不足也越来越明显。而平面阵列的所有天线单元均分布于同一平面，结构形式比较单一，一般平面相控阵天线的波束扫描到±60°时，天线增益下降明显，波束展宽，同时伴随着波瓣形状的严重畸变，这些变化都将直接影响雷达系统性能。此外平面阵列天线的瞬时信号带宽有限，在大扫描角情况下难以实现。除受天线波束最大值指向偏移的限制，还受天线孔径渡越时间的限制。弧形阵列天线能够实现雷达系统搭载平台的有限空间得以充分利用和多重利用，获得更大的天线有效孔径，在不转动阵列天线的情况下就能获得全空域的覆盖范围，有利于降低本身(载体平台)的雷达散射截面积(RCS)，具有隐蔽和伪装的功能等优点。弧形阵列属于共形阵的一种特殊情况。共形相控阵天线波束扫描方法可以采用与平面相控阵天线相同的方法，即在天线单元通道中采用移相器、衰减器实现要求的天线孔径照射函数。也可以采用开关矩阵选通共形相控阵天线的辐射孔径，改变等效辐射孔径的指向。前一种方式需要单独计算每一单元的波束控制数码，因为阵列天线每一单元移相器的相移值除与要求的波束最大指向有关外还与每一单元位置有关。同时需要按单元方向图因子进行幅度修正，但是因其在圆弧上位置不同导致单元方向图最大值指向不同，单元方向图因子不能简单地作为公因子来通过累加法进行处理，为满足天线要求，幅度加权系数要随着天线辐射部分口径变化和波束最大指向变化而变化，但是这些要求增加了弧形阵列波束控制系统的运算量。另一种方式由于波束跃度较大的问题，只能实现较大角度范围内的波束扫描。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于等效线阵的弧形阵列天线的波束扫描方法及装置，用于解决现有技术中无法实现全方位小角度扫描的问题。为了解决上述技术问题，本申请的实施例采用了如下技术方案：一种基于等效线阵的弧形阵列天线的波束扫描方法，包括如下步骤：从初始弧形阵列天线的各阵元中确定出若干有效工作阵元，获得目标弧形阵列天线；确定所述目标弧形阵列天线中各有效工作阵元的第一相位补偿值，以获得与所述目标阵列天线对应的目标等效线阵；基于所述目标等效线阵以及目标方向，确定所述目标等效线阵中各阵元的补偿值，以获得所述目标弧形阵列天线中与目标等效线阵中各阵元对应的有效工作阵元的第二相位补偿值；基于各所述有效工作阵元的第一相位补偿值以及各所述有效工作阵元的第二相位补偿值对各所述有效工作阵元进行相位补偿，以进行波束扫描。可选的，所述从初始弧形阵列天线的各阵元中确定出若干有效工作阵元，获得目标弧形阵列天线，具体包括：确定所述初始弧形阵列天线中各阵元与预设的初始参考阵元之间的圆心角大小；基于各所述阵元与所述初始参考阵元之间的圆心角、各所述阵元的最大有效辐射角以及目标方向，从各所述阵元中确定出若干有效工作阵元，获得所述目标弧形阵列天线。可选的，所述确定所述目标弧形阵列天线中各有效工作阵元的第一相位补偿值，具体包括：基于预设的参考方向，确定目标弧形阵列天线中各有效阵元与预设参考阵元之间的空间行程差；其中参考方向为参考阵元与目标弧形阵列天线的圆心连线所在的方向；基于各有效阵元与预设参考阵元之间空间行程差，计算获得各所述有效工作阵元与所述参考阵元之间的空间相位差，以确定各所述有效工作阵元的第一相位补偿值。可选的，所述基于所述目标等效线阵以及目标方向，确定所述目标等效线阵中各阵元的补偿值，以获得所述目标弧形阵列天线中与目标等效线阵中各阵元对应的有效工作阵元的第二相位补偿值，具体包括：基于所述目标等效线阵计算获得所述目标等效线阵中各阵元与预设参考阵元之间的间距；基于所述各阵元与预设参考阵元之间的间距以及目标方向，确定目标等效线阵中各阵元与所述参考阵元之间的空间相位差；基于所述各阵元与预设参考阵元之间空间相位差确定所述目标等效线阵中各阵元的补偿值，以获得所述目标弧形阵列天线中与目标等效线阵中各阵元对应的有效工作阵元的第二相位补偿值。为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于等效线阵的弧形阵列天线的波束扫描装置，包括：第一获得模块，用于从初始弧形阵列天线的各阵元中确定出若干有效工作阵元，获得目标弧形阵列天线；第一确定模块，用于确定所述目标弧形阵列天线中各有效工作阵元的第一相位补偿值，以获得与所述目标阵列天线对应的目标等效线阵；第二确定模块，用于基于所述目标等效线阵以及目标方向，确定所述目标等效线阵中各阵元的补偿值，以获得所述目标弧形阵列天线中与目标等效线阵中各阵元对应的有效工作阵元的第二相位补偿值；扫描模块，用于基于各所述有效工作阵元的第一相位补偿值以及各所述有效工作阵元的第二相位补偿值对各所述有效工作阵元进行相位补偿，以进行波束扫描。可选的，所述第一获得模块具体用于：确定所述初始弧形阵列天线中各阵元与预设的初始参考阵元之间的圆心角大小；基于各所述阵元与所述初始参考阵元之间的圆心角、各所述阵元的最大有效辐射角以及目标方向，从各所述阵元中确定出若干有效工作阵元，获得所述目标弧形阵列天线。可选的，所述第一确定模块具体用于：基于预设的参考方向，确定目标弧形阵列天线中各有效阵元与预设参考阵元之间的空间行程差；其中参考方向为参考阵元与目标弧形阵列天线的圆心连线所在的方向；基于各有效阵元与预设参考阵元之间空间行程差，计算获得各所述有效工作阵元与所述参考阵元之间的空间相位差，以确定各所述有效工作阵元的第一相位补偿值。可选的，所述第二确定模块具体用于：基于所述目标等效线阵计算获得所述目标等效线阵中各阵元与预设参考阵元之间的间距；基于所述各阵元与预设参考阵元之间的间距以及目标方向，确定目标等效线阵中各阵元与所述参考阵元之间的空间相位差；基于所述各阵元与预设参考阵元之间空间相位差确定所述目标等效线阵中各阵元的补偿值，以获得所述目标弧形阵列天线中与目标等效线阵中各阵元对应的有效工作阵元的第二相位补偿值。本专利技术一种基于等效线阵的弧形阵列天线的波束扫描方法，通过计算各有效工作阵元的第一相位补偿值，然后基于第一相位补偿值将弧形阵列天线等效成目标等效线阵，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于等效线阵的弧形阵列天线的波束扫描方法，其特征在于，包括如下步骤：/n从初始弧形阵列天线的各阵元中确定出若干有效工作阵元，获得目标弧形阵列天线；/n确定所述目标弧形阵列天线中各有效工作阵元的第一相位补偿值，以获得与所述目标阵列天线对应的目标等效线阵；/n基于所述目标等效线阵以及目标方向，确定所述目标等效线阵中各阵元的补偿值，以获得所述目标弧形阵列天线中与目标等效线阵中各阵元对应的有效工作阵元的第二相位补偿值；/n基于各所述有效工作阵元的第一相位补偿值以及各所述有效工作阵元的第二相位补偿值对各所述有效工作阵元进行相位补偿，以进行波束扫描。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于等效线阵的弧形阵列天线的波束扫描方法，其特征在于，包括如下步骤：
从初始弧形阵列天线的各阵元中确定出若干有效工作阵元，获得目标弧形阵列天线；
确定所述目标弧形阵列天线中各有效工作阵元的第一相位补偿值，以获得与所述目标阵列天线对应的目标等效线阵；
基于所述目标等效线阵以及目标方向，确定所述目标等效线阵中各阵元的补偿值，以获得所述目标弧形阵列天线中与目标等效线阵中各阵元对应的有效工作阵元的第二相位补偿值；
基于各所述有效工作阵元的第一相位补偿值以及各所述有效工作阵元的第二相位补偿值对各所述有效工作阵元进行相位补偿，以进行波束扫描。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从初始弧形阵列天线的各阵元中确定出若干有效工作阵元，获得目标弧形阵列天线，具体包括：
确定所述初始弧形阵列天线中各阵元与预设的初始参考阵元之间的圆心角大小；
基于各所述阵元与所述初始参考阵元之间的圆心角、各所述阵元的最大有效辐射角以及目标方向，从各所述阵元中确定出若干有效工作阵元，获得所述目标弧形阵列天线。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标弧形阵列天线中各有效工作阵元的第一相位补偿值，具体包括：
基于预设的参考方向，确定目标弧形阵列天线中各有效阵元与预设参考阵元之间的空间行程差；其中参考方向为参考阵元与目标弧形阵列天线的圆心连线所在的方向；
基于各有效阵元与预设参考阵元之间空间行程差，计算获得各所述有效工作阵元与所述参考阵元之间的空间相位差，以确定各所述有效工作阵元的第一相位补偿值。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标等效线阵以及目标方向，确定所述目标等效线阵中各阵元的补偿值，以获得所述目标弧形阵列天线中与目标等效线阵中各阵元对应的有效工作阵元的第二相位补偿值，具体包括：
基于所述目标等效线阵计算获得所述目标等效线阵中各阵元与预设参考阵元之间的间距；
基于所述各阵元与预设参考阵元之间的间距以及目标方向，确定目标等效线阵中各阵元与所述参考阵元之间的空间相位差；
基于所述各阵元与预设参考阵元之间空间相位差确定所述目标等效线阵中各阵元的补偿值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄平平，卫晓楠，刘斌，谭维贤，徐伟，乞耀龙，董亦凡，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15