专利名称：一种基于真延时的宽带相控阵波束形成方法
技术领域：
本发明涉及一种宽带相控阵波束形成方法，具体涉及一种基于真延时的宽带相控阵波束形成方法，该真延时可以是任意值。
背景技术：
相控阵雷达波束捷变、多波束形成、抗干扰性能好且作用距离远，这使得其在远程预警、太空探测和气象预报等领域得到越来越广泛的应用。同时，为提高分辨率和识别能力，相控阵雷达的必须使用宽带信号。因此，宽带相控阵雷达将是雷达技术发展的一个重要方向。纵观国内外研究现状，窄带相控阵雷达波束形成技术已经成熟，只要在中心频率上对阵元之间的波程差先进行移相再相加就能形成指定方向的波束。但是宽带相控阵雷达信号频谱宽，若用中心频率最佳相位补偿相位差，在频率高端和低端会有较大的补偿误差，导致波束展宽、增益下降和信号特性改变。同时，宽带相控阵雷达距离分辨率高，在大扫描角情况下会出现“孔径渡越”现象， 即阵元间回波信号波程差大于或接近由信号带宽决定的距离分辨率。目前，现有的宽带相控阵波束形成方法多使用延时线来实现，价格昂贵，性能较差，且延时只能为离散值；还有一种基于子带处理的波束形成方法，该方法分段处理不能完全补偿各频率的相移，将导致波束展宽和旁瓣增大。近来提出了基于拉伸处理和相位补偿的宽带波束形成方法，计算简单，但只适用于线性调频信号。
发明内容
发明目的:针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于真延时的宽带相控阵波束形成方法，通过数字信号处理实现精确延时。技术方案:为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种基于真延时的宽带相控阵波束形成方法，每一通道的接收信号变换到频域之后，分别进行真延时补偿:若信号的时域延时为τ，则傅立叶变换后在频域表现为附加相位ψσ>2φ ;随后再进行匹配滤波后逆傅里叶变换到时域，从而得到补偿后的信号。也就是说，信号的时域延时丁在频域表现为一个随频率线性变化的附加相位，即一个固定的群延时。进一步的，所述信号的时域延时τ不限定为采样周期的整数倍。只需要改变τ的值就可以实现任意真延时，不存在步长问题，对波形没有要求。进一步的，根据需要形成的波束指向，精确移动各阵元的每个频率分量，解决了波束展宽、天线增益下降、距离分辨率降低的问题。进一步的，采用数字信号处理实现时域的延时补偿，适用于各种宽带和超宽带时控接收机的数字波束形成。还可用于解决其他信号处理问题，比如共形天线接收的信号处理，宽带高速移动通信中的运动补偿信号处理等，应用前景广阔。
根据傅立叶变换的时移特性实现时域的延时补偿，摆脱传统的模拟延迟线形式，无需外接延迟线。有益效果:1、摆脱了按步长进行编码调整的传统思路，本发明揭示的基于真延时的宽带波束形成方法将整数延时和分数延时同时补偿，延时时间可以任意调整；
2、傅立叶变换实现延时补偿，无需硬件辅助，成本低；
3、灵活性高，简单、实用。只需要改变时域延时τ的值就可以实现任意真延时；
4、精确度高。纯数学方法实现延时补偿，几乎零误差；
5、应用广泛。本发明对波形无要求，可用于各种宽带和超宽带时控接收机的数字波束形成。还可用于解决其他信号处理问题，比如共形天线接收的信号处理，宽带高速移动通信中的运动补偿信号处理等，应用前景广阔。
图1为基于真延时的宽带相控阵波束形成方法实现框 图2为真延时方法波 束形成后的脉压波形与理想脉压波形比较图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本发明揭示了一种新的无步长信号真延时方法以及基于真延时的宽带相控阵波束形成方法，根据傅立叶变换的性质，以频域的相位补偿实现时域的延时补偿，具体阐述如下:
根据傅立叶变换的时移特性，延时补偿可以通过频域的相位补偿实现。若信号的时域延时r，傅立叶变换后在频域表现为附加相位</)= ,也就是说，信号的时域延时τ在频域表现为一个随频率线性变化的附加相位，即一个固定的群延时。以基带信号为例，给出数字信号的群延时因子。对于近似带限信号，如果采样频率较高，使得采样后混迭可以忽略，那么数字信号的延时补偿可以采用与处理模拟信号同样的方法，只是补偿因子变为离散值。假设阵列中两个阵元接收的信号分别为S1 (/7)和S2 (/ )，信号长度为N，(/7)相对于&(/ )延时了 D = ，其中M为延时的整数部分，m为延时的分数部分。采样到的数据长度为 =况+M+l。S1Q )的后Μ+1个数据和(/7)的前Μ+1个数据中都没有信号，只
有噪声。则根据本发明，若采集到的数据长度L为奇数，则补偿因子为:
C(Ar) = [I,e 1 ,s 1 ,......,e 1 " ,e 1 2 ,e 1 2 ,......,e ^ ];“)
若数据长度L为偶数，则补偿因子为:
C(,fc) = [l,s.L ,e h ,......,e 1 2 , θ5(πΠ),β 1 J ,......,e 1 ]⑵其中，
权利要求
1.一种基于真延时的宽带相控阵波束形成方法，其特征在于，每一通道的接收信号变换到频域之后，分别进行真延时补偿:若信号的时域延时为τ，则傅立叶变换后在频域表现为附加相位PCD = 2Ifr ;随后再进行匹配滤波后逆傅里叶变换到时域，从而得到补偿后的信号。
2.根据权利要求1所述一种基于真延时的宽带相控阵波束形成方法，其特征在于，所述信号的时域延时τ不限定为采样周期的整数倍。
3.根据权利要求1所述一种基于真延时的宽带相控阵波束形成方法，其特征在于，根据需要形成的波束指向 ，移动各阵元的每个频率分量。
全文摘要
本发明公开了一种基于真延时的宽带相控阵波束形成方法，每一通道的接收信号变换到频域之后，分别进行真延时补偿若信号的时域延时为τ，则傅立叶变换后在频域表现为附加相位；随后再进行匹配滤波后逆傅里叶变换到时域，从而得到补偿后的信号。本发明通过数字信号处理实现精确延时。
文档编号G01S7/02GK103226190SQ201310087409
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者张兴敢, 孙艳艳, 柏业超, 戴作宁, 陈小利, 王兆云, 杜仲林, 魏耀 申请人:南京大学