基于幅度加权的面阵波束指向性研究

【摘要】： 波束形成技术是阵列信号处理中的热点研究问题之一。常用的阵列波束形成方法大多建立在远场信号模型的基础上,而远场模型只有当场点与阵列中心位置之间距离远大于阵列线度时才是合理的。在实际应用中,远场假设并不能满足所有需要,因此对近场情况下的波束形成方法进行研究就显得尤为重要。 与常用的基于远场假设的相控阵波束形成方法不同,本文提出了一种二维矩形面阵的近场波束形成模型。仅通过对阵元辐射幅度加权就能够在近场空间内任意一点实现聚焦,经过数学推导,得出了阵元幅度权值的计算公式。通过求解二阶齐次非线性方程组,可计算出每个阵元辐射幅度的权值。仿真实验验证了该理论的正确性。另外,对于远场情况,也可以使用基于幅度加权的方法来形成波束。并通过实例计算,说明了可通过增加阵元个数来无限逼近所要求的远场辐射形状函数。最后,将幅度加权和线性相位控制联合使用,实现远场波束的电子扫描,这样能降低相位控制阵列中相移器和控制器的复杂度与成本。