基于时间调制阵列的MIMO雷达系统及波束形成方法与流程

技术特征：
1.一种基于时间调制阵列的mimo雷达系统，包括发射机和接收机，其特征在于，所述发射机包括n个阵元组成的发射阵列和第一单刀单掷射频开关，每个阵元对应连接第一单刀单掷射频开关，每个第一单刀单掷射频开关接入用于数据传输的cdma信号发射通道；所述接收机包括m个阵元组成的接收阵列、第二单刀单掷射频开关、解交织器、低噪放以及带通滤波器，每个阵元对应连接第二单刀单掷射频开关，用于接收码元信息，第二单刀单掷射频开关接解交织器输入端，解交织器用于将接收的码元信息进行解交织，得到cdma信号流，解交织器输出端和用于将信号放大的低噪放输入端连接，低噪放输出端与带通滤波器输入端连接，带通滤波器用于对信号进行带通滤波，输出谐波信号。2.根据权利要求1所述的mimo雷达系统，其特征在于，所述cdma信号发射通道的码片周期t
s
满足t
s
＝lt
c
＝jnt
c
，t
c
为码元周期，符号的长度l＝jn，j为完成一次传输的符号数目，l？n。3.根据权利要求2所述的mimo雷达系统，其特征在于，所述发射阵列中第n阵元的传输基带信号c(n,t)为：式中，a
i
∈{
‑
1, 1}为用户码序列，u(t
‑
it
c
)为矩形脉冲信号。4.根据权利要求2所述的mimo雷达系统，其特征在于，所述接收阵列的接收信号y为：y＝b
t
(as n)式中，a＝[a(θ1),l,a(θ
k
)]为方向矩阵，k为快拍数，s＝[β1,l,βk
k
]
t
为源信号，n为具有不相关项的加性复高斯噪声向量，b为谐波向量组成的矩阵，b具体为：5.根据权利要求2所述的mimo雷达系统，其特征在于，所述发射阵列和接收阵列的等效联合阵列为：其中，其中，和为：为：
式中，分别为发射机和接收机中每个第一单刀单掷射频开关和第二单刀单掷射频开关的归一化开关时间，h代表谐波的级数。6.根据权利要求5所述的mimo雷达系统，其特征在于，所述发射阵列和接收阵列阵元之间的间距满足下式：|δτ
tn
(θ
k
) δτ
rm
(θ
k
)
‑
δτ
tn
′
(θ
k
)
‑
δτ
rm
′
(θk
k
)|＝t
c
δτ
tn
(θ)＝τ
t1
(θ)
‑
τ
tn
(θ),δτ
rm
(θ)＝τ
r1
(θ)
‑
τ
rm
(θ)其中，τ
tn
(θ)和τ
rm
(θ)分别为相对目标发射阵列中第n阵元和接收阵列中第m阵元的延时分别，δτ
tn
(θ)和δτ
rm
(θ)分别为发射阵列中第n阵元和接收阵列中第m阵元相对第一阵元的延时，θ为目标的角度，θ
k
为快拍数为k时的角度，k为快拍数。7.根据权利要求5所述的mimo雷达系统，其特征在于，所述等效联合阵列的调制周期t
p
满足：t
p
＜t
c
/mjn，f
p
＞mf
s
＝mjnf
c
，f
p
为调制频率，f
s
为码片频率，f
c
为码元频率。8.根据权利要求1所述的mimo雷达系统，其特征在于，所述发射阵列和接收阵列的阵元个数均为2，所述谐波为 1次谐波。9.一种基于权利要求1～9任一所述的mimo雷达系统的波束形成方法，其特征在于，包括步骤：设定发射阵列和接收阵列每个阵元的权值以及波束指向角度；根据权值以及波束指向角度，确定每个第一单刀单掷射频开关和第二单刀单掷射频开关的开关时间；等效联合阵列根据开关时间进行调制形成期望的波束。10.根据权利要求9所述的波束形成方法，其特征在于，所述根据权值以及波束指向角度，确定每个第一单刀单掷射频开关和第二单刀单掷射频开关的开关时间，具体为：所述等效联合阵列的第mn虚拟阵元的权值|w
mn
|与每个第一单刀单掷射频开关和第二单刀单掷射频开关的开关时间的关系式为：所述波束指向角度θ与每个第一单刀单掷射频开关和第二单刀单掷射频开关的开关时间的关系式为：其中，γ为波数，d
mn
为第mn个虚拟阵元的位置；通过所述关系式求解确定开关时间。

技术总结
本发明公开了一种基于时间调制阵列的MIMO雷达系统及波束形成方法，该系统包括所述发射机和接收机，发射机包括N个阵元组成的发射阵列，每个阵元对应连接第一单刀单掷射频开关，每个第一单刀单掷射频开关接入数据传输的CDMA信号发射通道；所述接收机包括M个阵元组成的接收阵列，每个阵元对应连接第二单刀单掷射频开关，所述开关接解交织器输入端，将接收的码元信息进行解交织，得到CDMA信号流，解交织器输出端和低噪放输入端连接，低噪放输出端与带通滤波器输入端连接，输出谐波信号。所述系统充分发挥MIMO系统的优势，阵元数目较少，通过射频开关可以快捷地实现控制波束形成，具有体积小、便捷性高等优势。便捷性高等优势。便捷性高等优势。


技术研发人员：吴文 马越 缪晨 陈春红 汪敏 杨国 王晶琦 张若愚 齐世山
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2021.06.23
技术公布日：2021/10/28