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初学者想请教点最优阵列处理方面的问题有关二维阵列天线的

发布时间:2019-07-04 02:52 来源:未知 编辑:admin

  是这样,想请了解这方面的人简单给我讲讲。。我现在自己已经做了基于QR分解的LCMV自适应波束形成程序了,用matlab做的,不过是个线阵的。。我现在需要做成一个8*16的矩形阵列的,请问...

  我现在自己已经做了基于QR分解的LCMV自适应波束形成程序了,用matlab做的,不过是个线阵的。。

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  尹继凯(西安电子科技大学710071)摘要在阵列天线的应用中,需要控制阵列天线的方向图达到合适的副瓣电平要求。本文在对已有的一雏阵列方向图综合算法进行研究的基础上,给出了一种基于自适应阵列信号处理理论的二维阵列天线方向图的综合算法,将待综合阵列假想为自适应阵列,通过不断调节对阵列施加的干扰,再由自适应算法调节阵列权值,最终得到合适的方向图。关键词方向图综合波束形成1 概述多年来低副瓣天线方向图的综合问题一直受到很多关注。Dolph在他的经典论文心J里导出了等距线阵的阵列权值,它可以在给定最大旁瓣电平的情况下使波束宽度达到最小。Taylor在他的论文L3』中

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  本文对基于给定方向图的圆形阵列方向图综合方法进行了系统的分析和研究.以给定方向图与被综合方向图之间的均方距离最小化为优化准则,在无

  约束、零点约束以及波束扫描约束的情况下,分别给出了相应最优激励向量的求解方法.各种仿真结果表明,这种方法对改善圆形阵列方向图的特性既简洁

  在存在单元互耦的情况下,提出了锥台共形天线阵方向图的分析与综合方法.采用渐变缝隙天线作为阵列单元,先算出天线单元的阵中耦合方向图,然

  后以叠加原理为基础分析计算天线阵列的主极化和交叉极化方向图.采用Ansoft HFSS仿真软件对该锥台共形天线阵进行了仿真分析,结果表明,所提出的

  分析方法准确可靠,为锥台共形天线阵特性优化设计提供了方法支持.同时,采用雁群优化算法,对0°方位面内的阵列主极化扫描方向图及交叉极化方向图

  3.期刊论文潘玉平.王玉虹Yu-hong 数字波束方向图综合技术 -无线)

  数字波束形成技术充分利用了阵列天线所检测到的空间信息,可以获得超分辨率和低副瓣的性能、实现波束扫描和波束赋形等.提出一种基于线性约

  束最小方差波束形成算法的方向图综合算法,算法通过迭代运算,能够获得需要的方向图形状.算法仿线个天线单元组成的均匀圆阵的方向图副

  瓣为例,通过3次迭代运算,将副瓣电平降至-40 dB左右,满足了工程需要,说明算法是有效、可行的.

  在阵列设计阶段,其任务集中在考虑前述众多影响因素下,优化阵列口径激励,使其满足工程给定的副瓣要求及其他要求,也就是常说的方向图综

  合问题。阵列天线综合是指按规定的方向图要求,用一种或多种方法来进行天线系统的设计,使该系统产生的方向图与所要求的方向图良好逼近。它实

  际上是天线分析的反设计,即在给定方向图要求的条件下设计辐射源分布,要求的方向图随应用的不同而多种变化。

  本文重要从自适应算法、遗传算法、旁瓣峰值控制算法、零陷控制算法四个方面对方向图设计进行了较为详尽的研究。以均匀线阵和不等间距线阵

  为主要研究对象,在理想的条件下,分别对四类算法进行了研究,并得出了相应的结论。

  1.自适应算法。自适应天线的原理是使天线方向图在干扰方向上产生零点,如果从某个方向对阵列施加干扰,则通过自适应处理,天线阵列方向图

  相应方向的电平就会降低。应用这个特性,我们将阵列想象成自适应阵列来应用。在基于最大信噪比准则和最小二乘准则下,分别研究了两种算法,在

  主、副瓣方向施加干扰,调整阵列方向图,使之满足设计的要求。本文同时改进了一种自适应算法,使之在计算量上更为减少,计算更为简单,同时将

  阵列互耦因素考虑在内,使之在考虑互耦的情况下也能实现设计要求,大大地扩展了算法的实用性。

  2.旁瓣峰值控制算法。研究了针对旁瓣峰值电平进行控制的迭代算法,基于最小均方误差准则下,仅对旁瓣的峰值电平进行控制,针对性更强,改

  进了一种基于最小二乘理论的算法对阵列天线进行方向图综合,仅对旁瓣峰值和主瓣电平进行处理,可以实现旁瓣和主瓣电平的同时控制,使天线阵方

  向图向期望方向变化。算法可以对等间距和不等间距天线阵进行综合,计算量也较小,所以具有很强的实用性,仿真结果显示算法很好的完成了设计要

  3.遗传算法。研究了遗传算法在天线阵方向图中的应用,提出了一种改进的遗传算法对线天线阵进行方向图综合,在进化初期和后期,分别采用不

  同的选择,变异的计算,从而在解空间的搜索过程中有效的实现了全局搜索,避免过早的陷入局部极值,并且有较快的收敛速度,基本摆脱了对初始群

  体的依赖。针对小型阵列,通过适应度函数的改进,使之摆脱了收敛过程中容易出现的畸变现象,计算结果表明算法很好的实现了设计要求。

  4.零陷综合控制算法。研究了天线阵方向图的零陷控制算法,可以实现对天线阵方向图的宽角度零陷控制,基于矩阵的分解理论,加入最小二乘理

  论的约束条件,通过一组特征向量的公式求得优化权值,得到的宽角度零陷方向图可以在干扰指定方向不完全预知的情况下,实现对干扰的抑制,这样

  离散阵赋形波束方向.科的综合,就是获取阵元上特定的幅度和相位的激励分布,以达到所要求的辐射方向图的形状.它比通常只考虑方向图波束宽度

  的天线方向图综合要复杂得多.典型的离散阵方向图综合方法是Woodward方法,这种方法能够很好地在赋形波束区内对天线的方向图形形状进行综合,但是

  得不到较低的方向图副瓣电平.本文在Woodward方法基础上改进得到的离散阵赋形波束方向图综合方法,不仅可以在方向图赋形波束区内对天线的方向图

  形状得到很好的控制,而且方向图赋形波束外的副瓣电平也能得到很好的控制,全面满足对天线方向图赋形的综合要求.

  6.会议论文白雪.张小苗.杨倩.赵旭东用遗传算法综合具有三种方向图的可重构阵列天线

  本文研究基于唯相位方法的具有三种方向图的可重构均匀直线阵列天线,并着重于抑制方向图的副 瓣电平。采用实数编码遗传算法综合具有三种期

  望方向图的阵列天线,并用两个实例说明实数编码遗传算法 进行复杂天线方向图综合的过程。结果表明所优化出的方向图与期望方向图吻合得很好,并

  分析了阵列方向图分别为对称、实的或实的且对称时所对应的单元激励关系,简要介绍了遗传算法,并将其用于阵列方向图综合.遗传算法是一种自适

  应全局优化概率搜索算法,它直接以目标函数作为搜索信息.通过合理地设计目标函数,遗传算法不仅可以综合幅度方向图,还可以综合相位,适合于需要进

  行幅度和相位补偿的情况,以及多目标的情况.最后,结合平顶波束方向图与抛物面天线初级馈源的正割平方方向图进行综合,证明了遗传算法的有效性和

  灵活性,说明使用遗传算法时尽量利用方向图的实的或对称特性,可以减少待优化变量的数目,加快收敛.并提出将传统遗传算法与传统方向图综合方法相

  8.学位论文史冰芸 阵列天线方向图综合方法及其在有源相控阵中的应用 2006

  随着空间技术的发展,特别是导弹等高速进攻性武器的出现,要求雷达能在更远的距离上发现和跟踪目标,并能及时指挥和引导飞机和导弹拦击目

  标。相控阵天线正是适应这种要求,在阵列天线基础上发展起来的一种新的天线体制和技术。阵列天线通过其各个阵元空间响应的叠加,可以实现复杂

  的方向图。天线方向图综合的一项主要任务,是确定阵元的激励系数。本文在已有方向图综合方法的基础上,引入了遗传算法,并把遗传算法与已有方

  法相结合,用于阵列天线方向图的综合。遗传算法是一种模拟生物遗传和进化的优化算法。它基于适应度评价,并使用概率搜索技术,找到问题的满意

  我国在“十五”预先研究中已提出有源相控阵的研究项目。有源相控阵的主要特点之一就是可对方向图实现自适应波瓣控零。通过阵元收发幅相的

  权矢量控制,以使波瓣在产生干扰的方向“置零”。本文归纳总结了已有的自适应控零技术(包括只改变阵元的幅度或相位,同时改变阵元的幅度和相

  位),分析了各种方法的特点,并在此基础上作了拓展和延伸。针对有源相控阵阵元三角形栅格的排列方式,首次运用基于差分进化算法和改进的遗传

  算法的混合优化算法与微扰法相结合实现波瓣控零,仿真结果表明基本满足设计要求。

  综合脉冲与孔径技术在米波段和地波段的成功应用,显示了其在雷达“四抗”方面的巨大优势。本文将综合脉冲与孔径技术推广到微波波段,进一

  步提高雷达的距离和角度分辨率,提出了一种新的微波稀布阵综合脉冲与孔径雷达(SIAR)的解决方案,它利用频率分集和空间分集来实现发射信号的

  正交,发射阵采用稀布子阵集,接收阵为密布子阵的形式,我们也将这类雷达称为多载频MIMO雷达。论文围绕着多载频MIMO的相关理论和微波稀布阵

  1.建立了综合脉冲与孔径雷达的发射、接收信号模型,利用匹配滤波理论并引入阵列的孔径推导出了SIAR的多维模糊函数,并由SIAR的导向矢量得

  出它的距离、角度和多普勒频率是相互耦合的;利用MIMO雷达发射信号正交的特点来简化远场窄带情况下的模糊函数,推导出距离分辨率由单个发射信

  号的带宽以及各发射天线的频率差所包含的信号带宽共同决定。以简单均匀线阵为例,仿真分析了单基地和双基地情况下多载频线形调频(LFM)信号的

  多维模糊函数特点和雷达的分辨率。这些结果和结论对SIAR的参数选择和信号处理都具有一定的借鉴意义。

  2.结合MIMO雷达多发多收的特点,建立了综合脉冲与孔径雷达的阵列模型,并给出了微波SIAR阵列的一种实现方案:发射阵采用稀布子阵集,接收

  阵采用密布子阵的形式,并通过合理选择子阵大小和间距,使稀布阵栅瓣刚好落在子阵方向图的零点位置上。在固定子阵数目和保证阵列孔径的条件下

  ,采用整数编码、联合选择和随机位置交叉的修正遗传算法对微波SIAR稀布阵的子阵位置进行优化,仿真结果表明该方法提高了搜索速度,能够有效的

  抑制栅瓣和降低旁瓣,合成阵列方向图最大峰值旁瓣电平可达到-31.1dB,满足工程需要。

  3.给出了基于数字Dechirp的信号预处理方法,并详细论述了其中的一些关键问题,如通道分离滤波器的设计、速度补偿精度分析、相参积累周期

  数的选取等;将步进频率成像中的IDFT相参合成法和合成带宽法应用到SIAR中,提出了两种新的脉冲综合方法:IDFT相参合成法和空域合成带宽法。

  IDFT相参合成法利用先粗测后精测的思想,在目标所在的波位可以合成高分辨的距离像,并具有受目标运动影响小的特点,不过对大范围距离场景进行

  合成时存在伪峰;接着在分析伪峰产生原因的基础上提出了一种新的脉冲综合方法——空域合成带宽法,它将空域分散发射的多载频LFM信号,先做

  Dechirp处理,然后再将通道分离后的各路信号顺序时移拼接合成一个大带宽的LFM信号,最后再对合成后的信号做IFFT处理以获得高分辨距离信息。仿

  真结果表明它实现简单,能够在不增加运算量的条件下有效地抑制伪峰,并受目标运动影响小。

  4.稀布阵SIAR接收端经过信号处理形成阵元数为Nt×Nr的等效阵列(Nt、Nt分别为发射和接收阵元数),针对其距离和角度耦合的特点提出了采用

  空时二维MUSIC方法来实现距离和角度的超分辨,从而提高在多目标环境中目标距离以及角度的估计精度,同时进一步扩展了超分辨算法的应用领域;推

  导了距离和角度估计的Cramer-Rao界(CRB),并仿真研究了估计性能与信噪比、快拍数和波达方向的关系。

  5.建立了稀布阵SIAR的幅相误差模型,针对其发射和接收阵列的幅相误差耦合到一起的特点,提出对信号预处理后等效阵列的联合幅相误差Γv进

  行整体估计和校正的思想,并采用了两种误差估计方法:子空间拟合(SF)法和最大似然(ML)法;推导了幅相误差估计的CRB,并仿真分析了两种方法

  的估计性能与信噪比、快拍数的关系以及辅助信源的定位误差对估计性能的影响,验证了幅相误差校正方法的可行性。另外通过整体估计T还可同时校正

  6.讨论了直达波信号的信干噪比和波形特点,验证了利用直达波来求解时间和载频同步的可行性:提出了三种LFM脉冲信号时间同步信息的提取方

  法:二值包络检波法、扩展滑窗积累法和相关检测法,得出在直达波的信噪比较高(超过25dB)时,可以采用二值包络检波法或扩展滑窗积累法,以较

  小的运算量较快的时间来求解同步点,而当信噪比较低时可采用相关检测法。对数字采样引起的同步误差△t及其影响进行了分析,并将其估计归结为局

  部高精度测频问题,列举分析了三种适用于同步误差提取的方法:频谱连续细化法、自相关函数法和MUSIC法,仿真比较了其性能;对收发分置可能存在

  的载频偏差采用直达波相参积累的方法进行求解,给出了利用直达波求解时间和载频同步的处理过程以及载频跟踪方法。

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