信号处理天线及其应用研究

该课题研究数字波束形成技术在雷达中的应用及实现方案、算法和通道校正等关键技术;研究自适应超分辨测向天线阵在电子对抗中的应用及实现方案,以及天线单元和阵的设计;研究自适应天线用于抑制雷达、通信系统中的强干扰和用在直播卫星电视接收系统中抑制弱干扰的实施方案、优化算法、信号处理结构、阵元和阵列设计以及对系统性能限制的因素。信号处理天线及其应用研究@科卞     

电磁场的空间相干性对均匀多波束影响研究

多波束反射面天线是无源毫米波成像系统接收前端,通过对均匀多波束抛物反射面天线的计算和分析,发现由于电磁场的空间相干性的存在,当馈源间距较小时多馈源抛物反射面天线得不到多个波束而是一个相干波束。电磁场的空间相干性影响到波束间的均匀性和成像质量,通过增加相邻馈源间距,电磁场的空间相干影响减小,独立波束开始出现,该结论能够指导多波束反射面天线的馈源阵排列。用FEKO软件对多馈源反射面天线的仿真结果可以证明结论的正确性。     

数字波束形成陣

本文描述一个八元数字波束形成阵。该阵具有形成多个同时波束的能力,它是将每个单元的射频幅度和相位转换成数字形式。在通用计算机上完成波束形成的。对每一单元用于下变频和放大的部件进行了测量,测量结果是用单元间相位和幅度的匹配来表示的。收集了天线方向图数据,并给出了各种各样的天线方向图。为了对误差定量,对方向图进行了分析。为了检查误差的影响,将这些误差同根据组件测得的误差进行了比较。     

具有数字波束形成的实驗接收陣列天线的結果

具有电子波束扫控和形成的雷达天线对系统的战略要求,提供了天线图几乎瞬时自适应的优点.目前,几乎所有这种类型的天线都作为相控阵来实现,阵中,各个天线单元通过移相器与发射机或接收机相连.为了恰当地引导发射或接收平面波所必需的相位移用计算机计算.单元的幅度具有固定的值(图1).波束形成可以在一定的限制内,用附加的波前曲率(破坏波束)来实现,分配网络中的相位误差以及在破坏情况下,甚至幅度误差,可由适当控制移相器来补偿.     

雷达的数字波束形成

在雷达的接收状态下、天线波束形成的数字法的发展,在赋予系统及电子对抗(e.c.m.)的‘波束图形处理中,以高度灵活性,并且有效地提供多种功能可能是有利的。本文首先讨论引入数字法的合理性和各种可能的方案。着重回顾数字域中运算的数学基础和包括误差的主要原因的分析,以便在与比较一般的和较好地备有证明文件的形式比较时,可以对该方法的准确性作出广泛的评价。还讨论实现的复杂性与信号带宽,单元数目和同时波束数目之间的关系。从这种意义上讲,对器件工艺方面的预期进展作了简要的评论。按照允许对实时加权值作出校正以补偿天线、馈源和多路接收通道的误差观点对控制波束形成过程的作用进行总结,同时提供波束方向图的自适应控制来得到最佳的反干扰特性。本文最后叙述一个小型实验数字波束形成器的工作。     

GBR-P天线性能分析

美国国家导弹防御系统中的地基雷达,无论是在技术水平、结构复杂性、功能完备性方面都是世界雷达研制史上的一个制高点.基于国内外现有的文献及图片,结合大型非周期相控阵在工程应用上面临的一些问题,探讨了初样型雷达天线的性能、阵面排列形式、单元形式的选择及波束控制方法.     

低副瓣斜射波束微带天线阵

该成果是“C 波段弹载前向空锥波束共形微带天线阵”课题的重要部分,是由串馈梳齿状微带行波天线阵组成。研制中,天线本身采用了不对称切比雪夫口面分布使其实现低副瓣,控制阵元之间实现任意波束指向;同时还采用了独特的馈电相控措施,从而使该天线阵总长小于一般行波天线     

一种自适应调零阵的LCMV算法

详细推导了基于功率倒置阵列的线性约束最小方差(LCMV)算法及其递推公式,避免了矩阵求逆的复杂运算。然后在Matlab环境里构建了仿真模型来模拟实际的接收环境和复现阵列接收到的信号,对均匀线阵和圆阵都做了仿真,并得到了相应的阵列波束图,为自适应天线的实用设计提供了参考和依据。仿真结果表明:该算法收敛速度快、易于实现,利用LCMV算法作为自适应算法的功率倒置阵列抗干扰方案适合在强干扰的环境下工作,干扰越强,其对应的零陷越深。     

主瓣干扰下宽带圆阵自适应波束形成方法

在宽带自适应波束形成中,若干扰信号从主瓣进入,往往引起主瓣畸变且副瓣电平增高,波束性能严重恶化。随着圆型阵列的广泛应用,该文针对均匀圆阵的宽带波束形成,合理地构造出阻塞矩阵,对主瓣干扰进行干扰相消预处理,再进行自适应波束形成,解决了主瓣畸变问题,提高了自适应波束的性能。结合均匀分布圆阵所作的计算机仿真验证了该方法的有效性。     

基于FOCUSS算法的稀疏阵列综合

以最大稀疏化阵列得到所期望的方向图是稀疏阵列综合理论中的关键问题。由于阵列天线本身具有稀疏的物理特性,因此可将稀疏阵列综合归结为稀疏信号的重建过程。该文提出一种将阵列天线的波束形成问题等效为求解稀疏信号向量的最优化问题的方法,并利用FOCUSS算法快速准确地得到最大稀疏化的阵列,以及阵元位置和激励幅度。理论分析和数值仿真表明了该方法的有效性。