智能天线自适应波束形成算法的研究

智能天线的自适应算法通过迭代运算获取用于波束形成的最优权值矢量时,是否具有较快的收敛速度和较小的稳态误差成为决定波束形成性能的主要因素。据此提出在传统的LMS算法中引入变步长和变换域的思想,采用改进的自：适应算法用于波束形成。MATLAB仿真结果表明,该算法具有较快的收敛速度和较小的稳态误差,波束形成的性能更优。     

一种变步长LMS波束形成算法性能研究

智能天线的自适应算法通过迭代运算获取波束形成的最优权值矢量时,收敛速度和稳态误差是衡量一个算法是否优良的关键因素。它们的好坏直接影响着系统波束形成的性能。系统地分析了传统的最小均方（LMs）算法的收敛速度以及稳态误差的性能,在此基础上提出了一种新的变步长LMS算法,将此算法应用于波束形成,并用Matlab软件进行仿真。仿真结果表明,改进后的算法较传统LMS具有较快的收敛速度和较小的稳态误差。     

宽带自适应和差波束形成与测角方法研究

针对宽带自适应空频处理的信噪比要求高、计算量大等问题,本文提出了一种基于均匀线阵的无需预延迟处理宽带空时处理结构的自适应和差波束形成与测角方法。方法利用和波束指向在多频点处的响应来建立多约束条件,以此获得基于线性约束最小方差的自适应和波束权向量,对多频点的空时二维向量修正和波束权向量得到差波束权向量,最后进行和差波束形成,对每个样本和差比幅单脉冲测角。本方法相比于常规的自适应单脉冲测角方法,可有效地处理宽带信号,不需要对每个频带信号进行检测,具有低信噪比条件下可测角、测角精确度高等特点,而且仿真分析验证了当存在主瓣干扰时,该方法仍然有效。      

智能天线与自适应数字波束形成技术

相控阵雷达由于阵列天线副瓣偏高容易被电子战系统进行副瓣侦察和干扰。在下一代相控阵雷达的研制中，智能天线已经成为重点发展方向。介绍了智能天线的基本概念、空时联合通道模型，重点阐述了智能天线接收波束形成与发射波束形成的应用。     

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6个波束的形成。实现了方位范围全覆盖,俯仰覆盖75°范围的空间大范围波束扫描。天线拥有左旋右旋双通道,可以根据发射信号的极化方式选择其中一种通道进行数字波束形成,增强了抗干扰性能。实验结果表明,接收站性能良好,在暗场测试环境下,理论性能最差的角度上的G/T值可达到-13.2 dB/K,可满足星地通信的需求。     

相控阵雷达发射波束自适应零点形成方法研究

对相控阵雷达的发射波束自适应零点形成问题进行了研究.给出了一种适合发射波束自适应零点形成的性能量度,利用Lagrange乘子法得到了最优发射波束的权值矢量.还给出了计算最优权值矢量的算法.仿真结果表明本文的方法是非常有效的.     

一种自适应通道均衡技术及其实现

自适应天线接收通道间的幅相不一致会其以抑制干扰的零点深度变浅、方向图副瓣电平升高,严重影响自适应天线的抗干扰性能,因此在其工作之前必须对其各通道的幅度和相位特性进行均衡。提出了一种基于变步长最小均方算法（LMS）的自适应通道均衡技术,并给出了其现场可编程门阵列（FPGA）实现方案,仿真结果表明,该方案可以在很宽的频率范围内获得高均衡精度,可以为提高宽带自适应天线系统的抗干扰性能提供参考和借鉴。     

自适应波束形成器的研究设计

自适应波束形成技术是智能天线领域的核心技术,其利用自适应波束形成算法,根据用户的空域信息来产生空间定向波束,将波束的主瓣对准期望用户的来波方向,旁瓣或零陷对准干扰信号的来波方向.文中介绍了一种基于DSP结合FPGA的波束形成器的实现形式,该系统能够实时地处理数据,并很好地完成预定指标.     

智能天线辅助的PN 码同步捕获新方法研究

为有效解决强干扰环境下长PN 码的同步捕获问题,研究了基于自适应滤波器的PN 码同步捕获方法,给出了基于自适应滤波器权矢量范数的同步捕获判决准则,与传统的基于均方误差的判决相比,这种方法可以大幅提高判决的正确概率。在此基础上,研究了智能天线权值与PN 码同步联合捕获算法,并对其性能进行了计算机仿真验证,结果表明这种空时联合的捕获算法可以有效实现低SINR 环境下的长PN 码捕获。     

A HGGSA Approach to Beam Forming for DOA Estimation in Smart Antenna Arrays

Beam forming is one of the most important processes in smart antenna systems for DOA estimation. The most important function in beam forming is changing beam pattern of antenna for a particular angle. If the antenna does not change the position for the specified angle, the signal losses will be high. For avoiding this, a hybrid method, called HGGSA (hybrid genetic and gravity search algorithm) is proposed that is developed by combining genetic algorithm and GSA to beam forming for DOA estimation in smart antenna arrays. In the proposed method, if an angle is given as input, it will give the maximum signal gain in the beam pattern of the antenna with corresponding position and phase angle after searching through the space based on the HGGSA algorithm.

     

基于HFSS的智能天线自适应算法的研究

以3G基站系统智能天线阵列为研究对象,在研究了常用智能天线自适应算法的基础上,针对常用算法测向精度有限以及来波方向估计过程的复杂性等问题,通过在接收机的输出端引入阵列导向矢量信号,利用阵列导向矢量的特殊性质,得出了一种改进后的自适应算法。采用该算法的智能天线阵列,不仅具有较强的波束搜索能力和抗干扰性能,而且不存在复杂的来波方向估计过程。最后通过对8元直线型智能天线阵列的HFSS仿真实验,得出了SINR、驻波比、方向图等特性曲线,验证了该算法的可行性。     

Wideband Capon Beamforming for a Planar Phased Radar Array with Antenna Switching

A wideband beamforming algorithm for estimating the azimuth angle, elevation angle, velocity, and range using a planar phased radar array with antenna switching is proposed. It uses the time-variant steering vector model. Simulation results illustrating the performance of the proposed beamformer are presented.     

一种线性约束连续自适应方向图控制方法

针对任意阵列天线的自适应空域滤波和低副瓣控制的问题,提出了一种连续自适应方向图控制方法。该方法通过采用线性约束最小方差准则的方向图综合算法( LCMV-PS)产生具有低副瓣特性的静态权矢量,利用该权矢量构造出新的约束条件,进行线性约束最小均方误差( LMS )自适应波束形成。该方法避免了常规的线性约束最小方差( LCMV)算法的矩阵求逆运算,计算复杂度低。对几种天线阵形的计算机仿真结果表明该方法收敛速度快,稳态性能良好。     

满足高精度测量的GNSS自适干扰抑制算法

日益复杂的电磁环境严重干扰了全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）的正常有效运行.多天线空域自适应处理能够有效抑制电磁干扰,但是空域自适应处理算法可能会引入卫星信号载波相位误差.此外,多天线组成的阵列本身存在各种不理想因素也会引入误差,这些对高精度测量系统来说是不可容忍的.为此,本文首先分析了GNSS中常用的空域自适应处理算法在抑制干扰的同时对载波相位测量的影响,在此基础上提出了一种不需要阵列流形信息的盲波束形成算法——二次解重扩算法.其核心思想是在解重扩（De-spread Re-spread,DR）算法的基础上增加频率精估计环节,并根据精估后的载波频率重新构造本地参考信号与接收数据进行相关,从而最小化波束形成权矢量与卫星信号的导向矢量之间的误差,减小了空域抗干扰对卫星信号载波相位的影响.     

机车多普勒测速雷达波束方向校正方法

安装在机车上的多普勒测量雷达,其天线波束方向与地面的实际夹角和理想值之间存在一定的偏差,并且随着机车长时间的振动,夹角也会改变。这给机车速度的测量和行驶距离的推算造成了不可忽视的误差。本文利用双天线多普勒雷达来校正波束偏向引起的误差,提出了平均值方法和角度自适应校正方法。铁路实测数据实验表明这两种方法均不同程度地提高了测量精度,并已在青藏线上的新型机车上验证了性能更好的角度自适应校正方法。     

利用极化滤波消除旁瓣对消器中目标效应

为了消除旁瓣对消器中目标效应的影响,文中提出了辅助天线自适应极化滤波抑制目标信号的方法。辅助天线采用正交双极化通道接收,调整接收天线极化矢量与目标信号极化矢量正交,在极化域滤除进入辅助天线的目标信号,以提高辅助天线的干信比,从而提高旁瓣对消器的对消性能。仿真实验结果验证该方法的有效性。     

一种基于高阶累计量的相干干扰抑制方法研究

常规的自适应数字波束形成方法仅限于利用信号的二阶统计特性,当其工作在相干干扰环境中时,由于接收信号协方差矩阵的信号子空间的一些向量收敛到噪声空间中,此时二阶统计量方法无法准确提取干扰方位信息,从而导致该波束形成器很难取得较好的抗干扰性能。因为高阶累计量能包含更多的统计信息,运用高阶累计量方法来提取干扰信号方位信息,然后根据最小均方误差准则来形成波束图,试验表明基于高阶累计量的自适应波束形成方法能够较为有效地抑制相干干扰源,并且该方法减少了对阵列流型的依赖,具有较好的容差性。     

一种主瓣保形的波束形成新方法

为了保证通信卫星在人为电磁干扰及复杂电磁环境下的正常工作,利用主天线和辅助天线相互配合的思想调整相控阵天线阵元的初始静态权值,通过带有主波束保形的调零算法来对多个干扰实现有效抑制的同时达到波束主瓣保形的目的,即保证在主瓣干扰处准确形成较深的零陷时,主瓣内其他方向上波束方向图与静态方向图尽可能相似。这样可以保证通信时有效地抑制电磁干扰,同时尽量减少对周围服务区域通信质量的影响,并通过仿真验证了这种方法的有效性。     

第三代移动通信系统TD-SCDMA中的智能天线技术

简要介绍了由我国提交并被国际电联接受的第三代移动通信标准TD-SCDMA系统及其特点。详细阐述了智能天线的概念、自适应算法和波束形成方法。深入分析了智能天线在TD-SCDMA系统中的应用以及使用他的有关问题，最后对智能天线的应用前景进行了展望。     

一种DBF体制卫星接收共形相控阵天线

提出了一种全数字波束合成(digital beam forming, DBF)体制卫星接收共形相控阵天线设计思路.该天线采用半球形共形阵排布方式, 阵元采用双层微带贴片天线实现宽带圆极化.在半球形的布局下, 通过判断卫星信号来波方向在球面上的投影来选择工作的阵元, 形成与来波方向一致的波束, 在全空域(—75°~75°)的仰角内可实现增益起伏小于1.5 dB的波束覆盖; 后端采用射频数字一体化设计技术, 可同时形成多个波束, 实现了一个天线跟踪多颗卫星的能力.最后加工和测试了天线样机, 验证了共形半球阵的波束形成能力.提出的天线设计思路有助于拓展数字波束体制在卫星通信中的应用, 对全空域多波束相控阵天线的研制具有指导意义.