频率分集阵列“点”型发射方向图综合方法

早先基于线性 频 率 偏 移 的 FDA[７Ｇ１０]综 合 得 出 的 距 离Ｇ角 度 相 关 发 射 方 向 图 是 “S”型 ,且 存 在 周 期 性,故能量 集 中 度 并 不 理 想. 为 了 设 计 出 聚 焦 度 更高的“点”型 发 射 方 向 图,文 献 [１１]提 出 一 种 利 用对数形式的频 率 偏 移 的 FDA 方 案,能 使 方 向 图 在目标位 置 达 到 最 大 值,但 这 种 方 法 的 “点 ”型 发 射方向图 在 角 度 维 和 距 离 维 分 辨 率 并 不 理 想,尤 其是在距离维上分 辨 率 低.文 献 [１２]在 其 基 础 上 设计了一种多载频和非线性频率偏移相结合的方 向图综合 优 化 方 法,仿 真ຫໍສະໝຸດ Baidu结 果 表 明 该 方 法 能 将 能 量聚焦至目标处,呈 现 出“点”型 方 向 图,不 存 在 周
DOI:１０．３９６９/j．issn．１６７２Ｇ２３３７．２０１８．０３．０１１
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频率分集阵列“点”型发射方向图综合方法
庄 宇 乾 ,宋 耀 良 ,穆 童
(南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京 ２１００９４)
摘 要:波束综合技术可将雷达发射功率在感兴趣的空域汇聚,相关研究已从 角度 维上 的聚 焦发 展到 距离Ｇ角度二维空间上的聚焦,这种技术在高分辨率成像、远距离能量传输和医学靶 向治 疗等 方面 有广 阔应 用前景.针对现有基于频率分集阵列的“点”型发射方 向图 综合 方法 在分 辨率 和阵 元 间 发 射 功 率 均 衡 性 方 面存在的不足,在理论分析“点”型发射方向图综合求解 算法 的同 时,提出 了基 于凸 优 化 的 约 束 加 权 矩 阵 综 合 新 算 法 . 仿 真 结 果 表 明 ,该 算 法 在 有 效 性 、分 辨 率 和 旁 瓣 抑 制 性 能 方 面 比 现 有 算 法 有 较 大 提 高 .
关 键 词 :发 射 方 向 图 综 合 ;频 率 分 集 阵 列 ;凸 优 化 ;“点 ”型 发 射 方 向 图
中 图 分 类 号 :TN９５８．５ 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :１６７２Ｇ２３３７(２０１８)０３Ｇ０２９８Ｇ０５
DotＧShapeTransmitBeam PatternSynthesisforFrequencyDiversityArray
第３期
雷达科学与技术
Vol．１６ No．３
２０１８ 年 ６ 月
RadarScienceandTechnology
June２０１８
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Keywords:transmitbeampatternsynthesis;frequencydiversityarray (FDA);convexoptimization;dotＧ shapetransmitbeam pattern
０ 引 言
频 率 分 集 阵 列 (Frequency Diversity Array, FDA)由 Antonik 等 于 ２００６ 年 提 出[１Ｇ２].FDA 和 传统阵列的不同之处在于每个阵元发射信号都有 着 相 比 于 载 频 很 小 的 频 移 而 不 是 相 移 . 文 献 [３Ｇ４] 利用实验证实了阵列波束指向与距离和阵元间线 性频率偏 移 量 有 关,利 用 这 种 频 率 偏 移 就 可 以 使 发 射 方 向 图 成 为 一 个 关 于 距 离Ｇ角 度Ｇ时 间 的 函 数[５],且由于不需要移相器因而功耗更小 . [６]
ZHUANG Yuqian,SONG Yaoliang,MU Tong (Schoolof ElectronicandOpticalEngineering,Nanjing UniversityofScienceand Technology,Nanjing ２１００９４,China)
Abstract: Thebeam patternsynthesistechniquecanconvergetheradartransmitenergyintheinterested spatialdomain．TherelatedresearchaboutfocusinghasbeendevelopedfromtheangledimensiontothedistanceＧ angletwoＧdimensionalspace．Thistechnologyhas wideapplicationprospectsinhighＧresolutionimaging,longＧ rangeenergytransmission,medicaltargetedtherapyandotheraspects．Accordingtothedefectsoftheexisting dotＧshapetransmitbeam patternsynthesismethodbasedonfrequencydiversityarray (FDA)aboutitsresolution andtransmitpowerbalancebetweenthearrayelement,weanalyzethetheoryofthealgorithm ofthedotＧshape transmitbeampatternsynthesismethodandproposeanewsynthesisalgorithmtoconstraintheweightingmatrix basedonconvexoptimization．Thesimulationresultsshowthattheperformanceoftheproposedalgorithm can greatlyimprovetheeffectiveness,resolutionandsidelobesuppressionthantheexistingalgorithms．