基于凸优化的共形阵波束优化方法研究

针对常规波束形成运用到共形阵列时旁瓣水平高的问题,通过分析实际共形阵列布阵和接收特性,将凸优化技术与陈列信号处理技术相结合,提出2种加权向量范数约束二阶锥规划(Second Order Cone)方法:一种是旁瓣最低主瓣最小加权CBF法;另一种是给定旁瓣级的高增益加权CBF法。仿真和外场试验结果表明,在主瓣保持不变情况下,该方法比Capon波束形成和其他方法压制的旁瓣级更低,而相同旁瓣级压制的情况下该方法阵增益更高。     

一种新颖的共形阵非均匀子阵的优化算法

提出了一种新的同时对共形阵非均匀子阵分区和子阵幅度激励进行优化的多目标进化算法,为此设计了新的多目标函数,通过在改进的强度 Pareto 进化算法(SPEA2)使用克隆选择算子和双交换遗传操作算子,从而提高搜索效率和收敛性,可以有效改善整个阵列的辐射特性。 在系统仿真中,结合工程化实际应用,本文提出的 MOEA 算法对 20×20 阵列进行非均匀子阵分区和对各个子阵的幅度激励优化,仿真结果表明其天线阵列在扫描空域的峰值旁瓣电平(PSLL) 以及方位和俯仰波束宽度等性能参数得到明显改善,该方法对改善整个阵列的辐射特性是有效的。     

基于遗传算法的共形阵副瓣电平抑制研究

针对扫描范围有限的共形阵列天线,在保证天线孔径不变的情况下,基于遗传算法提出了以天线开关矩阵为变量,以最大副瓣电平最小化为优化目标的优化算法。仿真结果表明,该方法可以有效降低天线副瓣电平,提升阵列优化效率。     

球面共形阵数字波束发射阵列的实现研究

针对高空无线通信平台的应用环境,提出并实现了一种基于球面共形阵列天线发射数字波束形成的方法。在分析了可用于空中平台的球面共形阵列天线的基础上,利用粒子群算法对球面共形阵进行权系数优化,将得到的最优权值进行波束赋形并通过FPGA来实现,在FPGA内用DDS算法和查找表的方法实现对输出信号的幅度和相位调整。对天线单元的各路信号进行仿真和实测,并对仿真结果与实测结果进行对比,结果表明,发射DBF的仿真结果与实测结果基本一致。     

机载共形阵雷达杂波抑制方法研究

 共形阵机载相控阵雷达由于其特殊的几何配置导致杂波统计特性随距离的变化而变化,即杂波呈现严重的非均匀性,从而使得传统空时自适应处理(STAP)方法的性能严重下降.本文首先分析了共形阵机载相控阵雷达的杂波特性,通过对共形阵杂波多普勒频率的数学变换,从理论上说明了共形阵配置导致机载雷达杂波非均匀性的机理,并给出了一种衡量杂波非均匀性强弱的定量准则,然后提出了一种借助最小二乘(LS)参数估计修正传统SMI的共形阵机载相控阵雷达杂波抑制方法,最后针对几种典型共形阵列,通过仿真实验验证了本文方法的有效性.     

共形阵机载雷达杂波非均匀性定量研究

共形阵机载雷达杂波非均匀性研究对相关的杂波抑制算法的研究具有重要的指导意义.文中通过对共形阵天线的几何映射及其杂波多普勒频率的数学变换,将杂波多普勒频率分解为正侧虚拟线阵和前向虚拟线阵多普勒频率的线性组合,从而给出了衡量杂波非均匀性强弱的定量准则.最后通过对4种抛物柱面共形阵杂波的仿真分析,说明了所提衡量准则的正确性.     

机载预警雷达共形阵应用技术分析

随着隐身技术发展,机载预警雷达主要作战对象的雷达散射截面积已经降低了一个数量级,现有机载预警雷达的探测威力已经不能满足军方作战需求.因此,充分利用载机平台外形、扩大雷达孔径的共形阵雷达将成为未来机载预警雷达的发展趋势.文中首先简述了机载共形阵预警雷达的特点,介绍了国外机载共形阵技术的发展;然后,通过仿真分析了共形阵最基本形式的方向图特性;最后,针对美国E-2这种小型上单翼螺旋桨飞机,分析了共形阵技术应用在这种载机上的可行性,指出了共形阵在这种载机上的一些问题.     

机载圆柱形共形阵雷达杂波抑制方法

针对机载圆柱形共形阵雷达非均匀杂波抑制问题,首先建立了圆柱形共形阵雷达的空时二维杂波模型,分析了共形阵雷达所面临的非均匀杂波环境的特性。然后提出了一种基于最小二乘(Least Square,LS)估计的修正的SMI杂波抑制方法,该方法通过最小二乘方法估计得到杂波协方差矩阵,并以此修正常规SMI算法。仿真表明:与平面阵相比圆柱形共形阵的非均匀引起了杂波自由度的大幅增加,较传统算法具有较强的非均匀杂波抑制能力,且运算量不随系统维数的增加而上升。     

基于凸优化的共形阵二维波束优化算法研究

传统波束优化手段应用于共形阵二维波束优化时,存在旁瓣水平高的问题.文中基于凸优化理论,提出了两种适用于共形阵列二维波束旁瓣优化的二阶锥规划方法.第一种是设定主瓣宽度下的最低旁瓣波束形成,第二种是设定期望旁瓣级的高增益等旁瓣波束形成.仿真结果表明相比于常规波束形成和其它波束优化方法,第一种方法在相同主瓣宽度约束条件下可以...     

最大SNR准则的共形阵列波束合成方法

相控阵波束合成的最终目的是提高接收信号的信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR),但是由于共形阵阵面是弯曲的,各个阵元具有不同的接收SNR,把所有阵元移相后直接进行波束合成并不能保证获得最大SNR。在考虑单元方向图影响情况下,通过对共形相控阵天线接收SNR解析表示,采用迭代方式对阵元是否接入波束合成进行判断,确保了天线具有最大SNR输出。计算机仿真证实了阵元选择方法的正确性。     

柱面共形波导裂缝天线阵列设计

介绍了Ku 波段波导裂缝共形阵列天线,通过控制辐射缝的位置补偿天线柱面共形引入的空间相位差,实现共形天线的有效辐射,分析了辐射缝的位置补偿导致的周期性副瓣。     

加脊喇叭构成的幅度复加权测向圆阵研究

常规宽频带双通道干涉仪测向圆阵在高频时系统稳健性能较差，在此基础上本文提出了利用加脊喇叭天线构成的幅度复加权测向圆阵作为补偿手段。论文对幅度复加权测向原理进行了详细推导，并利用实际测试结果进行了研究。结果表明：阵元在满足特定幅度方向图的情况下，幅度复加权测向阵列可以得到较高的测向精度。由于无须利用相位信息，不存在相位模糊问题、由于不受阵列口径限制，从而可以靠增加阵元数目来补偿阵元边缘电平。提高了系统灵敏度、增强了系统稳健性能。     

基于口径场变换的相控阵天线加权系数修正方法

提出了一种基于口径场变换的阵列加权补偿技术,该补偿技术利用仿真或测试的方向图数据,反演等效激励数据,迭代逼近理想的激励数据,进一步修正天线阵列的加权系数,从而获得理想的低副瓣方向图性能.以一个16元八木天线相控阵为例,由于采用多种规格的天线单元,单元方向图增益差异较大,影响合成方向图性能,而通过应用该方法修正后,天线性能接近设计值.仿真结果和近场测试结果进一步验证了该方法的准确性.     

基于响应矢量优化的共形阵列稳健波束形成方法

针对共形阵列天线自适应波束形成中存在的主瓣保形困难、旁瓣电平高等问题,该文提出基于波束响应矢量优化的自适应波束形成方法。在主瓣波束保形约束条件下,通过自适应地调整波束响应矢量,求得最优的响应矢量,进而求得准最优自适应权。该方法将非凸的二次约束二阶优化问题转化到高维空间进行求解,并通过半正定松弛(SDR)转化为凸优化问题,高效求得准最优解。该方法不仅保持了期望的主瓣响应,同时克服了传统线性约束最小方差(LCMV)自适应波束形成方法旁瓣高的缺点,并且对阵列构型具有稳健性。仿真实验验证了该方法的有效性。     

一种共形阵星地通信地面接收波束形成器设计

为了满足卫星和地面实现通信的需求,设计了一种共形阵的星地通信面接收波束形成器.采用球面阵圆极化天线的形式,在FPGA平台上完成信号处理.系统可以完成对信号的接收、下变频和数字波束形成等功能.系统内置整套卫星定位和数字波束形成算法,可根据上位机给出的星历平根数据,自主完成实时计算卫星位置、波束指向角度和权系数,可同时完成...     

一种稳健的共形阵机载雷达杂波抑制方法

针对共形阵机载雷达的杂波抑制问题,提出了一种稳健的空时自适应处理(STAP)方法.该方法首先将待检测距离单元中所含的目标信息剔除,然后利用自回归(AR)模型来描述该单元杂波特性,最后通过求取AR模型系数得到待检测距离单元中杂波正交子空间来对消杂波.该方法不受雷达工作模式影响,适用于任意形状的阵列天线,且不存在干扰目标问...     

一种双圆极化半球面相控阵天线的优化设计

针对全空域多目标通信的应用需求,设计了一种具有32阵元的双圆极化半球面相控阵天线。为满足低仰角目标通信需求,采用半球加圆柱的布阵方式,通过详细对比分析三种不同阵元排布方式下的天线性能,确定最优的布阵方式。仿真结果表明,该天线从0°~102.5°扫描过程中,天线增益大于13.3 dBi,增益波动小于2.5 dB。该相控阵天线能够适用于全空域多目标通信的场合。     

用MOM-UTD混合方法计算共形天线阵单元间的互耦

采用矩量法(MOM)结合一致性绕射理论(UTD)来计算共形天线阵单元间的互耦。这种混合方法通过UTD来修正MOM中的广义阻抗矩阵将理想导体曲面对天线的影响考虑在内。克服了单独采用这两种方法的缺点。既减少了计算量又达到了一定的精度。计算结果与文献中已有的结果吻合得相当好。