雷达最佳接收极化滤波优化研究

研究了雷达最佳接收极化滤波抗随机极化干扰的优化问题。当随机极化干扰的极化方式与目标回波的极化方式相近时,传统的最佳接收极化滤波方法在滤除干扰信号的同时,极大抑制了目标回波信号,导致信干噪比（SINR）降低。为解决传统最佳接收极化滤波存在的不足,提出收发联合极化滤波的优化方法。当目标回波和干扰有相近的极化方式时,通过对发射极化的捷变,改变目标回波信号的极化方式,从而避免目标信号的过度损失。与传统的滤波方法相比,该方法能获得更好的信干噪比。仿真结果表明了该滤波优化方法的可行性和有效性。     

主瓣干扰极化抑制的新方法

提出了一种针对主瓣压制干扰的空域虚拟多通道并行极化滤波技术.利用天线在空域扫描时的极化慢变特性,对接收到的干扰信号进行处理,获得正交极化回波与极化状态的估计,然后以最佳极化进行极化滤波,以达到抑制噪声干扰的目的.通过采取并行处理,该方法能够消除仰角估计误差对抑制性能的影响.理论分析和仿真表明,该方法可使单极化雷达具备极化信息处理能力,进而获得较大的性能提升.     

近场源DOA、距离、极化参数及频率联合估计算法

文章研究了近场情况下多信源到达角(DOA)、距离、极化参数及频率的四维参数联合估计问题,建立了近场源在极化域的参数估计模型。文中所考虑的极化敏感阵列由和坐标轴方向一致的偶极子对构成,分别感应x轴方向和y轴方向的电场分量。该算法不需要谱峰搜索,直接给出各参数的闭式解。由于使用了四阶累积量,因此该算法适用于任意高斯噪声环境。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

自适应极化滤波的水中目标线谱提取方法

利用水中目标具有极化的特点,采用奇异值分解方法,对水中目标线谱信号在频域进行极化分析,通过构造极化滤波函数,对线谱信号进行极化滤波处理.仿真和实验结果表明:采用提出的方法可以自适应地提取出线谱,当水中目标信号的信噪比大于-7dB时,提出的方法具有较高的线谱提取性能.     

雷达对随机极化干扰的反干扰方法

研究雷达极化抗干扰问题,当雷达面临敌方实施的随机极化干扰时,传统的极化滤波方法由于无法估计出干扰的极化参数,引起抗干扰性能急剧恶化。为应对快变随机极化干扰对雷达系统的巨大威胁,提出了一种新的极化加权变换的滤波方法,通过对正交双极化通道信号的加权变换,将随机极化干扰压缩到庞卡莱球上的一个很小的区域,且中心点与信号极化的状态点成交叉极化。极化加权变换后的干扰与真实信号已经接近为正交极化,可省去传统方法需要干扰极化参数估计的环节,只需采用与信号极化状态相同的Jones矢量进行极化滤波即可实现对干扰的大幅度抑制,并保证信号在滤波后无损耗。理论分析和仿真结果均验证了极化加权变换法的有效性。     

极化敏感阵列的无线定位算法

无线定位技术在营救等领域有着广泛的应用前景.提出一种新的基于极化敏感阵列的定位方法.新方法将极化敏感阵列天线由均匀线阵改进为均匀平面阵,利用ESPRIT方法实现二维到达角(方位角和仰角)以及首达路径的时延参数和极化参数的估计,进而利用参数实现无线定位.联合首达路径的时延参数以及方位角和仰角信息,可在三维空间确定目标,进而提高定位精度.在多径环境下仿真,仿真结果证明了算法的有效性且定位精度满足实际需要.改进方法适用于TDMA系统,可应用于手机用户定位、移动监护机器人定位等,特别是只有一个基站或接入点的定位.     

基于接收波束成形的自动识别系统的同信道干扰抑制和解调

自动识别系统卫星接收机可接收来自多个同频段蜂窝信号,不可避免地会产生同信 道的信号干扰,抑制此同信道干扰是自动识别系统的最具挑战性问题之一。为了解决此问题 ,提出波达角估计、波束成形加解调的简单串行接收机结构。此结构首先采用多信号分类(M ultiple signal classification, MUSIC)和Capon等算法估计出目标信号和干扰信号的波达 方向角,然后利用最小方差无失真响应(Minimum variance distortionless response, MVD R)、匹配滤波（Matched filter, MF）和最小均方误差（Minimum mean square error, MMS E）等波束成形方法将阵列方向对准目标信号入射方向抑制干扰信号,最后采用二比特差分 解调算法检测有用信号。仿真结果表明：本文提出的结构同单接收天线相比,多天线波束成 形显著地抑制了同信道干扰,极大地改善了高斯滤波最小频移键控(Gaussian filtered min imum shift keying, GMSK)信号解调的误比特率性能。     

自适应极化滤波的抗干扰性能研究

针对极化域这一崭新的电子对抗(ECM)领域,研究了基于卡尔曼滤波的自适应极化滤波技术.该技术在雷达信号间歇期进行干扰极化状态的估计,在雷达信号存续期进行自适应极化滤波.理论分析和仿真结果均表明该技术具有极高的极化估计精度,在抑制干扰的同时,可提高信干比约40 dB.     

基于传播算子的极化参数估计方法

针对非圆极化MUSIC算法计算量较大的问题,将传播算子算法应用于极化敏感阵列估计信号方向和极化参数,由于不需要特征值分解,计算量明显减小,并且算法性能与极化MUSIC算法性能相近.利用信号的非圆特性进行阵列扩展,提出了一种非圆极化传播算子算法,提高了新算法的分辨力、抗干扰等性能,并且当自相关矩阵维数增加时新增加的计算量...     

基于干扰噪声矩阵重构的自适应波束形成算法

针对在自适应波束形成中,当采样次数较少或期望信号导向矢量存在误差以及训练数据中含有期望信号成分时导致波束输出信干噪比(SINR)下降的问题,提出了一种重构干扰噪声协方差矩阵并且估计期望信号导向矢量的稳健自适应波束形成方法。在期望信号波达方向的角度范围已知的条件下,首先利用多重信号分类(MUSIC)空间谱在不含期望信号的区域重构出干扰噪声协方差矩阵;然后推导了避免期望信号的导向矢量的估计值收敛到任一干扰的导向矢量或它们的线性组合的约束条件;进而以此约束条件和阵列输出功率最大化条件建立了期望信号导向矢量估计的优化问题,并使用凸优化软件估计出最优的期望信号导向矢量。讨论了该方法的计算复杂度并通过仿真实验验证了其有效性和优越性。仿真结果表明,当期望信号和干扰源存在随机指向误差和局部散射的情况下,所提方法在很大的输入信噪比范围内的输出信干噪比仍接近理论值,优于其他自适应波束形成方法。     

一种新的子空间投影抗干扰改进算法

子空间投影算法是一类重要的天线阵抗干扰算法。在强干扰环境下,子空间投影抗干扰算法能够有效抑制强干扰,但同时也会造成有用信号损耗。本文从天线阵列增益的角度出发,提出一种基于子空间投影的抗干扰新算法,以有效降低有用信号损耗。仿真实验结果证明,本文提出的新算法可使阵列输出载噪比至少提高1.2dB。     

基于蜂群算法任意平面阵最大信干噪比研究

针对复杂战场环境下超短波电台天线接收低信噪比信号能力弱和易受定向干扰的缺陷,结合战场超短波电台不规则分布和位置不能任意改变的特点,提出任意结构天线阵信号接收模型,采用蜂群算法优化阵元相位使得天线阵输出信干噪比最大。假设信噪比为0 dB,干噪比为60 dB,且在平面内随机选取8个阵元,采用蜂群算法优化后输出信干噪比为8.633 dB。与改进差分进化算法、遗传算法和粒子群优化算法相比,分别提高了0.577 dB、1.124 dB和1.543 dB。研究成果可为超短波电台组阵通信提供参考。     

自适应阵列智能天线抗干扰性能研究

分析了自适应阵列智能天线的基本原理,给出了基于复数LMS算法的自适应阵列智能天线波束形成方法,同时对该智能天线抗干扰性能进行了Matlab仿真,理论分析和仿真结果表明:自适应阵列智能天线阵能够实时地调整天线方向,使天线的主波束对准期望信号方向,零陷对准干扰方向从而抑制干扰信号,在干扰和低信噪比环境下,接收端使用智能天线可以大大降低误码率,该智能天线具有较强的抗干扰性能。     

基于高阶零陷滤波的空间多目标跟踪算法

针对传统的移动多目标跟踪算法计算量大、实时性差的问题, 提出了一种新的基于阵列天线的空间多目标跟踪算法。算法利用阵元个数相对于信源数目的自由度, 设计一个高阶的零陷空域滤波器组, 对空间干扰源进行陷波, 并对空间波束成形后的信号进行自适应跟踪, 估计出多个移动目标的波达方向（direction of arrival, DOA）。仿真结果表明, 此算法精度较高, 计算复杂度较低, 为空间移动多目标的实时跟踪提供了一种新方法。     

Bit error rate reduction for circular ultrawideband antenna by dynamic differential evolution

The dynamic differential evolution (DDE) is used to synthesize the radiation pattern of the directional circular arc array to minimize the bit error rate (BER) performance in indoor ultrawideband (UWB) communication system. Using the impulse response of multipath channel, the BER performance of the synthesized antenna pattern on binary pulse amplitude modulation system can be calculated. Based on the topography of the circular antenna array and the BER formula, the array pattern synthesis problem can be reformulated into an optimization problem and solved by the DDE algorithm. The novelties of our approach are not only choosing BER as the object function instead of sidelobe level of the antenna pattern but also considering the antenna feed length effect of each array element. The strong point of the DDE algorithm is that it can find out the solution even if the performance index cannot be formulated by simple equations. Simulation results show that the synthesized antenna array pattern is effective to focus maximum gain to the line of site path which scales as the number of array elements. In other words, the receiver can increase the received signal energy to noise ratio. The synthesized array pattern also can mitigate severe multipath fading in complex propagation environment. As a result, the BER can be reduced substantially in indoor UWB communication system. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2012.     

半球面共形阵列波束综合技术研究

针对天线的抗干扰提高信噪比问题,球面阵列天线的增益在不同方向灵活可变的优点,但球面阵列天线是非线性的,没有解析解,传统的线性波束综合方法很难解决球面阵列天线复杂多约束的增益问题。为解决上述问题,使用了零陷技术。现有的方法着重干扰方向已知情况下的零陷形成技术,而对干扰方向未知多变的情况研究很少,采用改进的遗传算法用于复杂的宽角零陷形成,可以解决干扰方向未知情况下的零陷形成难题。     

Circularly polarized 1 × 4 square slot array antenna by utilizing compacted modified butler matrix and branch line coupler

Circularly polarized (CP), beam steering antennas are preferred to reduce the disruptive effects such as multi‐path fading and co‐channel interference in wireless communications systems. Nowadays, intensive studies have been carried out not only on the specific antenna array design but also their feeding networks to achieve circular polarization and beam steering characteristics. A compact broadband CP antenna array with a low loss feed network design is aimed in this work. To improve impedance and CP bandwidth, a feed network with modified Butler matrix and a compact ultra‐wideband square slot antenna element are designed. With this novel design, more than 3 GHz axial ratio BW is achieved. In this study, a broadband meander line compact double box coupler with impedance bandwidth over 4.8‐7 GHz frequency and the phase error less than 3° is used. Also the measured impedance bandwidth of the proposed beam steering array antenna is 60% (from 4.2 to 7.8 GHz). The minimum 3 dB axial ratio bandwidth between ports, support 4.6–6.8 GHz frequency range. The measured peak gain of the proposed array antenna is 8.9 dBic that could scan solid angle about ～91 degree. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE 26:146–153, 2016.     

VHF有源相控阵雷达数字收发单元设计实现

介绍了一种VHF有源相控阵雷达收发组件中的数字收发单元。采用分布式高速D/A和A/D分别实现为每个天线单元产生独立射频发射信号和采集每个天线单元接收的回波,使每个单元发射的波形和采集到的回波信号能单独处理。所有数字单元通过嵌入式以太网接口连接到主控计算机。该数字单元在雷达信号处理方面具有灵活性强\,高性能、可扩展和低成本的特点。     

均匀圆阵阵元缺损对阵列方向图影响的分析

阵列中阵元接收信号按照一定加权方式合成,使波束方向图指向期望信号同时抑制其他方向的干扰信号。但是当阵列中有阵元缺损时,会对阵列方向图产生一定影响。本文分析并仿真了均匀加权情况下,均匀圆阵无缺损的波束方向图,同时对比了具有相同波束指向的均匀圆阵和均匀线阵在缺损阵元位于不同位置的波束方向图。仿真表明缺损一个阵元后,均匀加权的均匀圆阵性能下降较多。而当缺损阵元位于不同阵列不同位置时,对均匀线阵影响有较大不同,但是对均匀圆阵的影响则相差不多。     

A linear antenna array failure correction using improved bat algorithm

The failure of antenna array elements causes disturbance in the sidelobe power level. In this article, an improved flexible approach that use bat algorithm is proposed and applied to solve the problem of antenna array failure by controlling only the amplitude excitation of array elements. An adaptive inertia weight approach is applied to the standard bat algorithm to improve the quality of the solution and the speed of convergence. The effectiveness of the proposed improved bat algorithm (IBA) is verified on different standard test functions. Numerical examples of element failure correction are presented to show the capability of this flexible approach in antenna array failure correction.