运用增广矩阵束方法稀布优化平面阵

基于增广矩阵束方法(Matrix Enhancement and Matrix Pencil,MEMP),以使用尽可能少的阵元逼近期望的方向图为目标,提出了一种求解阵元位置和设计激励幅度的新方法.首先对期望平面阵的方向图进行采样得到离散的数据集,再构造增广矩阵,对此增广矩阵进行奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD),确定逼近期望方向图所需的最小阵元数目;基于广义特征值分解求解两组特征值,并根据类基于旋转不变技术的信号参数估计(Estimating Signal Parameters Via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT）对这两组特值配对;在最小二乘准则下求解稀布面阵的阵元位置和激励.仿真试验验证了该方法在稀布平面阵优化问题中的高效性和数值精度.     

圆形口径平面天线阵列的多约束稀布优化方法

针对圆形口径平面稀布阵列的多约束优化设计问题,以均匀同心圆环阵列的阵元位置分布特性为基础,构造了稀布圆阵的满足多个优化约束的可行初始解.提出了一种个体元素的间接表示法,设计了一种新的交叉算子和变异算子,运用改进的实数遗传算法优化设计天线阵的阵元位置.优化约束包括阵元数约束、口径约束和最小阵元间距约束,优化目标是使阵列响应的峰值旁瓣电平最小.运用这种改进实数遗传算法可以充分利用阵元布阵的自由度,同时能减小搜索空间,提高计算效率。仿真试验证实了算法的稳健性和有效性.     

一种稀布矩形平面阵的多约束优化方法

针对矩形孔径平面稀布阵的多约束优化问题(包括阵元数、阵列孔径和最小阵元间距约束), 提出了一种基于矩阵映射的差分进化算法.该方法把差分进化算法的优化变量与阵元位置坐标按照特定的关系进行矩阵映射, 使含有多约束的阵元分布优化问题转换为仅含差分进化算法优化变量上、下限约束的优化问题, 从根本上避免了进化过程中的不可行解.通过抑制阵列峰值副瓣电平进行仿真实验, 结果显示了该算法的高效性和稳健性, 且能获得比现有方法更好的优化结果.     

平面稀布天线阵列的优化算法

基于一种改进的实数遗传算法,以降低平面稀布阵旁瓣电平为优化目标,提出了一种综合有阵元数约束、孔径约束和最小阵元间距约束的稀布面阵的新方法。与稀疏布阵相比,该方法利用了阵元在布阵时更大的自由度,因而在阵元数、孔径和最小阵元间距相同的条件下可以获得更优的峰值旁瓣性能,仿真试验显示了改进的实数遗传算法应用到该多约束稀布平面阵优化问题中是稳健和高效的。     

基于异法则矩阵映射的稀布矩形面阵优化

针对多约束条件下稀布矩形平面阵列天线的优化问题,提出异法则矩阵映射方法,以获得更低的峰值旁瓣电平。该方法在现有矩阵映射方法的基础上,对矩形平面中不同方向的坐标定义不同的映射法则,以满足实际工程应用中的多个约束条件,将有约束优化问题转化为无约束优化问题。异法则矩阵映射方法可以改善现有方法随机性强和搜索精度低的不足,提高搜索效率。为检验该方法的可行性进行了仿真实验,实验结果表明该方法可以有效降低阵列天线的峰值旁瓣电平。     

基于矩阵束算法的极点提取分析

目标极点特征具有目标姿态不敏感性以及明晰的物理意义,是雷达目标识别研究的重点和热点方向之一。为了实现目标极点的准确提取,提出了目标极点数目已知及未知情况下,奇异值分解参数的确定方法,并以实例验证了方法的有效性;通过对不同信噪比的噪声信号进行极点、留数提取及误差分析,探究了矩阵束算法抑制噪声的能力。仿真结果表明,矩阵束算法对信噪比为10 dB的噪声信号进行极点提取时仍具有较高的精确度。     

一种大规模发射阵列的稀布方法

为了提高大规模发射阵列的优化效率和降低大规模发射阵列的散热压力,提出了一种基于子阵和交替迭代的大规模发射阵列稀布阵方法.首先给出了大规模发射阵列基本子阵结构的确定原则,接着建立基于基本子阵结构的优化模型,之后交替迭代地对基本子阵结构的中心位置进行优化,在优化过程中各基本子阵结构的中心位置的移动总是使得发射阵列方向图函数的最大旁瓣最小.仿真实验表明,提出的大规模发射阵列稀布阵方法能够较快地收敛到较优的结果.     

基于矩阵束的二维谐波恢复

本文在研究了二维谐波信号相关矩阵后,提出了一种称之为"矩阵束的二维谐波恢复(MP2D)"算法,该算法既不需要求解二维特征多项式的根,也不需要在二维频率空间搜索谱峰,算法具有高效性。仿真实验表明,该算法在白噪声条件下对二维谐波频率估计具有高的精度和强的抗干扰能力。     

基于SVD的时域强干扰信号抑制

针对时域信号中强干扰信号的抑制问题,提出一种基于奇异值分解（Singular Value Decomposition,SVD）的时域强干扰信号抑制方法。该方法通过构建一维时域信号的信号矩阵,对矩阵进行SVD处理,得到分解后的奇异值矩阵及对应的奇异向量矩阵;通过设定门限对奇异值进行筛选,将强干扰信号所对应的奇异值置零并还原信号矩阵,从而实现强干扰信号抑制。仿真结果表明,该方法对单频信号、线谱信号及周期性信号的干扰具有较好的抑制效果。     

基于酉变换-矩阵束的稀布线阵方向图综合

该文提出一种非迭代的稀布线阵方向图综合方法。该方法首先对方向图采样数据进行centro-Hermit化处理,然后通过酉变换构造等价实矩阵束,得到非均匀单元位置与新矩阵束广义特征值的关系。在此基础上,对实矩阵奇异值分解,并舍弃非主要奇异值以获得低阶左奇异向量矩阵,进而求得稀布阵列的阵元位置和相应激励。相比于其他方法,该方法能够直接得到阵元位置的实数解,奇异值分解和特征值分解均在实数域进行,提高逼近程度的同时有效降低了计算量,仿真验证了该方法利用少量阵元即可高效实现线阵的方向图综合。     

一种平面稀疏阵列的快速综合方法

以快速综合出满足期望方向图以及阵元数最少的平面阵列为目标,提出一种基于迭代加权1范数的平面阵列综合方法。该方法将平面稀疏阵列综合问题转化为加权1范数最小化的稀疏信号重构过程,并利用拉格朗日乘数法求解每次迭代中的阵列加权向量的闭式解,由于二维平面的空间采样导致闭式解中存在大规模矩阵的求逆运算,进而引入共轭梯度法以促进算法加速收敛。当满足迭代终止条件时,由加权向量的非零值确定平面阵列的阵元位置及其激励。仿真结果表明,该方法能有效提高平面稀疏阵列综合的收敛速度。     

Realizable method of pattern synthesis for array antenna

The problem of realization of an arbitrary current distribution on an broadside array antenna derived from the theory of pattern synthesis is treated and some practical methods are proposed. In these methods, the input voltage of each antenna is transformed by a reactive transformer to take the required value. In one of the methods, experiments to yield Chebyshev patterns were performed and satisfactory results were obtained.     

一种星载阵列天线的高效波束赋形算法

随着有源相控阵和数字波束形成技术的应用, 低轨道卫星通信多波束阵列天线不仅可以形成同时多个固定的对地等通量低旁瓣赋形波束, 还具备了可以随着通信任务需求变化, 动态调整方向图形状的能力.但是目前常用的高性能波束赋形算法, 运算量较大, 收敛速度慢, 优化参数调整复杂, 无法直接应用于在线实时计算.针对上述要求, 提出了一种高效的迭代最小方差方向图综合方法.该方法采用方向图分区域加权逼近和方向图相位去约束技术, 在满足较高的主瓣赋形精度和旁瓣电平控制等指标要求的前提下, 具有迭代过程简单、优化参数少、算法稳健和运算量少等特点, 可以部分满足要求波束方向图动态变化的卫星通信系统权重系数在线计算的需要.     

Beam broadening synthesis for SAR antenna array based on Projection Matrix Algorithm

A new beam broadening synthesis technique for Synthetic Aperture Radar （SAR） antenna array, namely Projection Matrix Algorithm （PMA） is presented. The theory of PMA is introduced firstly, and then the iterative renewed manner is improved to resolve the unbalance problem under amplitude and phase control. In order to validate the algorithm correct and effective, an actual en- gineering application example is investigated. The beam synthesis results of 1.0-4.5 times broadening under the phase only control and the amplitude and phase control using improved PMA are given. The results show that the beam directivity, the beam broadening, and the side-lobe level requirements were met. It is demonstrated that the improved PMA was effective and feasible for SAR application.     

凸规化法实现多维稀疏阵的方向图综合

本文研究了利用凸规划方法综合稀疏随机阵方向图的问题,采用最大信号干扰加噪声比准则,利用附加的线性约束对旁瓣作进一步控制,将方向图设计问题分别转化为二次规划和二次锥规划形式,再用内点法求解。该方法应用于不同形式的稀疏阵列方向图综合,获得了良好的结果。     

Approximated synthesis of antenna array for interference compensator

For the two-channel antenna array of interference compensator, consisting of the main antenna array and compensational antenna with low directivity, the problem of approximated synthesis of the main antenna array of isotropic radiators is solved, in which the radiation patters in the region of side lobes is formed, taking into account the radiation pattern of the compensational antenna.     

New optimisation algorithm for planar antenna array synthesis

Deterministic techniques have been extensively employed in antenna array synthesis, using physical parameters of the array to determine an optimal solution. These deterministic algorithms, requiring good initial conditions, can become unstable and require long convergence times. In contrast, optimisation methods using stochastic principles have become popular techniques for solving the synthesis problem. The cross entropy (CE) method is one of those more popular algorithms, such as genetic algorithm (GA) and particle swarm optimisation (PSO), possessing good convergence properties. Then, the CE method is a global stochastic optimisation technique for solving both continuous and discrete systems.This paper describes the planar antenna arrays synthesis using the CE method to produce array responses with minimum peak sidelobe levels (SLL).Good simulation results are obtained with SLL of ?22.7 dB for isotropic elements and ?32.17 dB for non-isotropic elements. By comparison to more popular algorithms, the CE method can optimise a large number of discrete parameters in a short time but GA requires a long time (large iteration number) to achieve the same performance.     

一种双极化液晶阵列天线设计与方向图综合方法

针对极化相控阵雷达应用背景,提出了一种基于电磁调控液晶的二维方向图可重构双正交极化阵列天线设计方法.该阵列天线设计由两种极化方式的亚波长超表面天线线阵交替排列构成,线阵上的单元均有两种工作状态,且每个单元都可以独立控制.该天线在一个方向维度上利用液晶超材料结构的电磁调控能力采用全息方向图综合方法实现了两个极化方式的独立调控,另一个方向维度上采用外部移相器对两个极化方式进行分别调控,创新地在两个方向维度上分别实现了正交极化信号的同时方向图重构,并确保了正交极化在二维方向图重构的一致性和良好的隔离度.仿真结果表明在法线两个正交极化的主瓣电平差小于0.01 dB,波束指向角为-40°时两个正交极化的的主瓣电平差小于0.02 dB.文章提出的双极化液晶阵列天线设计和方向图综合方法具有正交极化一致性好、结构简单等特点,并具有低功耗、低损耗、低成本制造、轻薄等优点,为小型全极化相控阵雷达精确信号制导应用提供了一个新颖的设计方案.