GA-DE混合优化算法在双频非周期阵列波束综合中的应用

针对双频非周期阵列波束综合问题,提出了一种将遗传算法与差分进化算法结合的优化算法(GA-DE混合优化算法)。该优化算法在每轮迭代时先利用差分进化算法生成与遗传算法相同规模的种群,将该种群与原种群混合后保留适应度较好的个体,然后再由遗传算法进行迭代优化;同时对遗传算法的选择、交叉、变异算子做出改进,提升了算法的全局搜索能力和收敛速度。通过与其他算法对比验证,混合优化算法可以优化得到更优的副瓣电平和增益,仿真结果表明该算法具有良好的性能。利用混合优化算法在保证阵列增益的条件下,以降低峰值副瓣电平为目标优化Ku/Ka双频混排标准化子阵和Ku/Ka双频混排整阵。优化后Ku和Ka整阵在扫描范围内最大峰值副瓣电平分别为-13.10 dB和-13.13 dB,最小增益分别为44.81 dB和44.58 dB,达到了指标要求,优化结果说明混合优化算法可以有效抑制非周期阵列栅瓣的出现和降低阵列的峰值副瓣电平。     

基于粒子群算法的阵列天线波束赋形研究

波束赋形可以得到雷达系统所希望的理想辐射波束,然而传统分析方法存在理论分析繁琐、计算量较大的缺点,不利于在实际的工程应用中得到推广和使用。文章提出了一种基于粒子群算法对波束赋形的研究方法,具有代码简单、计算快速准确等优势。根据直线阵列的基本理论建立基本模型及方向图波瓣评估函数,最后得出两个案例的分析结果。计算结果验证了该方法的可行性和高效性,利于在实际工程中得到应用。     

一种基于介质加载的地球覆盖波束天线设计

地球覆盖波束天线为低轨卫星与地面终端之间的数据传输建立了通道,文中研究了一种新型的介质 加载地球覆盖波束天线。基于介质加载的方法,文中提出了一种圆极化地球覆盖波束天线设计,该天线由馈电网 络、馈源和介质三部分组成,介质包括底部圆柱部分和顶部半球部分,馈源集成于介质内部。设计的地球覆盖波束 天线工作在C 波段,轴向0°~64°范围内增益在0 dBic 以上,40°方向增益为5. 2 dBic。天线尺寸紧凑,辐射波束具有 较好的空间截止特性,可满足立方星应用。     

基于扇区化光波束切换的站址受限可见光通信覆盖方法

传统的静态朗伯和非朗伯光波束配置难以较好地解决发射器站址受限问题。针对单一发射器的应用场景,提出了一种基于扇区化光波束切换的信道站址受限可见光通信覆盖方法。该方法采用商业可用的倾斜非朗伯光波束,根据接收器在不同位置反馈的状态信息,动态地确定能提供最佳覆盖信噪比的候选光波束,构建定向传输链路。仿真结果表明：在典型室内环境下,与传统静态朗伯光波束配置相比,该方法通过增加2个或3个候选扇区波束切换选项,接收器可分别获得4.48 d B、5.94 d B的平均信噪比增益。     

多波束数据传输技术研究

高速实时数字多波束成形系统主要采用光纤传输技术传输数据,而光纤可能受到体积、光衰、价格、安装等限制,引入高清数字视频传输技术可以有效解决此问题。提出了一种同轴电缆多波束数据传输方案,该方案由高速串行收发器、驱动器、均衡器等组成,其原理是基于串行数字接口技术实现多波束数据高速传输。设计了仿真实验并进行了实物测试,仿真和测试结果表明该方案可以达到与光纤传输方案相同的性能。     

采用辅助转动装置的MIMO 系统双目标DPD 实验研究

文中介绍了一种双目标数字预失真(DPD)方案,并进行了实验研究。不增加系统复杂度的情况下, 可以有效地扩展MIMO 系统的线性化波束宽度。在发射机附近增设一个发射低功率信号的线性辅助转动装置,该 架构实现了MIMO 系统主波束线性化。实验平台由发射机系统和一个辅助转动装置组成,发射机天线阵列为1×4。 输入信号采用两个20 MHz 带宽峰均比分别为5. 7 dB 和5. 6 dB 的正交频分复用(OFDM)信号。实验研究结果表明, 采用了辅助转动装置的双目标DPD 方法后,邻信道功率比(ACPR)达到-50 dBc 以下的主波束线性化宽度可以扩展 到22°,同时信号归一化均方误差(NMSE)平均数值为-40 dB。该方案有效地拓宽了MIMO 系统线性化波束宽度。     

冗余旋转惯导系统两位置初始对准方法

冗余旋转惯导系统(Redundant Rotating Inertial Navigation System, RRINS)可以在传统旋转惯导系统的基础上,进一步提高系统的可靠性。针对该类系统高精度初始对准需求,以正四面体冗余旋转惯导系统为例,研究了两位置初始对准方法。首先以每3个陀螺仪和3个加速度计构成一种组合方式,建立每种组合下惯性器件的零偏与冗余配置相关的解析表达式,并设计RRINS两位置转停方案以估计对应惯性器件的零偏,但是在某些特殊的情况下需要增加观测位置;然后将每个惯性器件在不同组合下得到的结果取均值,并利用该均值对相应惯性器件的测量信息做补偿;最后基于补偿后的惯性器件输出进行RRINS的初始对准。数学仿真和实验验证结果表明,该方法在不同两位置方案下均可有效估计出惯性器件的零偏。仿真中陀螺仪的零偏估计误差在4%以内,加速度计的零偏估计误差基本在2%以内,且相比无零偏补偿的情况,初始对准精度提高10倍以上。实验中水平和方位向的初始对准精度都有提高,航向角对准误差最大减小100倍左右。同时,该方法还可以推广到其他配置方案的冗余旋转惯导系统中,对该类惯导系统初始对准精度的提高具有...     

声透镜指向性换能器研究

该文利用声学透镜使声波能量聚焦,实现小尺寸换能器窄波束声辐射。利用有限元方法分别建立了单凹面声透镜及双凹面声透镜仿真模型,优化了声透镜结构参数,设计并制作了双凹面声透镜指向性换能器,并在消声水池内对换能器样机和声透镜进行了性能测试。换能器样机辐射面积直径?120 mm,设置声透镜后,提高发送电压响应级4 dB,发射指向性-3 dB波束开角由76°变为约30°(@10 kHz),与仿真计算结果相符。实验结果表明,声透镜有效减小了换能器发射波束宽度,提高了换能器主瓣发送电压响应,验证了双凹面声透镜对优化换能器指向性的效果。     

太赫兹网络中基于中继协作转发的高效双信道MAC协议

针对现有多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)太赫兹通信网络双信道MAC协议存在波束重叠干扰和冗余控制开销等问题,提出了一种太赫兹网络中基于中继协作转发的双信道MAC协议(High Efficiency Dual channel MAC Protocol Based on Relay Cooperative Forwarding in Terahertz Networks, HE-RCFMAC)。HE-RCFMAC协议包含动态帧聚合、基于位置信息自适应协作转发和精简RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send)帧三种机制。经三种机制处理后,可有效提升信道利用率,同时减小控制开销,提高数据传输成功率和整体网络吞吐量。仿真结果表明,所提协议与现有的MIMO太赫兹双信道MAC协议相比,MAC层吞吐量、数据传输成功率和信道利用率分别提升了12.82%、12.28%和8.73%,证明了所提协议的有效性。     

基于图神经网络的联合用户调度与波束成形优化算法

协作多点（Co MP）传输技术具有降低同频干扰和提高频谱效率的特点。对于Co MP,用户调度与波束成形是2个分别位于媒体访问接入层和物理层的基本研究问题。在考虑用户服务质量需求下,重点研究用户调度与波束成形的联合优化问题,并以网络吞吐量最大化为目标。为了克服传统优化算法计算开销大且未有效利用网络历史数据信息的问题,提出了一种基于图神经网络联合用户调度与功率分配模型,并结合波束向量的解析公式,以实现联合用户调度与波束成形优化。仿真分析表明,所提算法能够以较低的计算开销实现与传统优化算法相匹配,甚至更优的性能表现。