天线上行组阵空间功率合成性能初步分析

天线上行组阵是空间功率合成技术中的重要应用之一,将极大提高天线远场EIRP值。重点对上行组阵中空间功率合成的性能进行理论分析和仿真验证。首先介绍了空间功率合成的基本概念、方法原理、主要优点;然后对天线上行组阵空间功率合成的理论进行了公式推导,并从天线远场方向图的角度进行了简要分析;最后通过Matlab软件对天线上行组阵空间功率合成性能进行了仿真,通过改变阵元个数或者调整天线间相位差,观察干涉条纹变化,可实现合成功率改变。仿真在理论上验证了天线上行组阵实现空间功率合成的可行性。     

相控参量阵波束合成设计

针对矩形和圆环形换能器阵列,完成了宽带参量阵信号的波束合成仿真与结果比较分析.仿真结果表明,同等阵元个数N=9、相似阵列边界半径rm=49 mm条件下,矩形阵列差频波波束主瓣-3 dB指向角约为6.3°(圆环阵列约为7.4°),旁瓣几乎被完全抑制(圆环阵列约为主瓣峰值的10％),矩形阵列更利于提高主瓣指向性和抑制旁瓣幅度.针对矩形阵列,该文仿真分析了采用阵元信号延时方法实现参量阵信号波束偏转时的各波束特征,仿真结果显示,偏转后波束存在主瓣峰值点幅值削弱、主瓣峰值点未对准预定方向、主瓣宽度增大等问题.分析表明,以上问题可通过增加阵元数目及增大阵列尺寸进行修正.     

阵元位置误差对阵列天线等效辐射功率的影响

分析了阵列天线中阵元位置误差对等效辐射功率的影响,给出了归一化EIRP与阵元位置误差关系表达式,以均匀线阵和均匀半圆阵为例进行了仿真实验。仿真结果也说明了阵元位置误差对EIRP有着重要的影响,验证了理论分析的正确性。     

四元T形阵干涉仪测向解模糊方法研究

针对实际测向过程中的相位模糊问题,提出四元T形阵相位干涉仪测向方法。通过计算相位模糊范围,将四元T形阵中三个天线阵元作为一个组合,计算出一组角度值,并选取不同的三个阵元得到别的角度值,通过求曲线交点的聚类中心得到不同阵元组合的共有角度值,即为实际入射方向。通过MATLAB仿真对该方法进行了验证。与传统的立体基线解模糊法相比,该方法效率更高,在低信噪比条件下正确解模糊概率提高12%以上。     

相关噪声条件下SUMPLE算法权值估计方法

天线组阵技术是提高深空探测微弱信号信噪比的有效方法。随着大规模天线组阵中单个天线接收信号信噪比的降低,来自背景天体的相关噪声的影响不容忽视。针对相关噪声对天线组阵SUMPLE算法权值估计的影响进行了分析,给出了一种基于频域的抑制相关噪声影响的处理方法。计算机仿真结果表明:在相关噪声背景下,该方法能有效地提高SUMPLE算法权值相位的估计精度,抑制相关噪声的干扰。     

机载预警雷达杂波仿真与分析

杂波是制约机载预警雷达性能的主要因素,研究杂波距离-多普勒二维分布对指导雷达设计有重要作用。首先分析了机载雷达预警杂波距离-多普勒二维功率谱的仿真机理,然后对仿真杂波各个流程进行了详细的分析,比较分析了多个仿真环节中参数的不同选择对仿真结果的影响,优化出更为合理且适用于工程实践的仿真方法。对前视阵、正侧阵和斜侧阵三种阵面构型条件下仿真数据与实测数据的对比,验证了该仿真方法的有效性。最后分析了机载雷达预警杂波仿真在实际雷达研制过程中的应用。     

一种利用均匀圆阵对称特性的近场源酉变换估计算法

针对现有均匀圆阵的近场源三维参数估计算法运算量大的缺点,提出了一种基于均匀圆阵对称特性的近场源酉变换估计算法。该算法利用均匀圆阵对称特性将阵列导向矢量进行酉变换和对角化分离处理,消除距离参数,把三维搜索问题化简为二维搜索问题,同时把复值方向矢量转化为实值方向矢量。计算机仿真结果显示,所提算法估计性能优于相关序列降维估计方法,与三维多重信号分类算法性能相当,且通过矩阵分离降维和实值化处理,减少了运算量,有利于工程实时处理。     

运用矩阵束方法稀布优化可分离分布的平面阵

针对可分离分布平面阵列的稀布优化问题,提出了一种基于矩阵束方法的减少阵元数目、求解阵元位置和设计激励幅度的优化方法。可分离分布平面阵的方向图等于两个正交线阵方向图的乘积。对形成期望方向图的两正交线阵的方向图进行采样得到离散的数据集,再构造Hankel矩阵;然后对此Hankel矩阵进行奇异值(SVD)分解,舍弃一部分不重要的奇异值,得到近似Hankel矩阵的最优的低秩逼近矩阵,它和稀布线阵的方向图相一致;基于广义特征值分解的最小二乘准则来计算两稀布线阵的阵元位置和激励,从而得到稀布面阵的位置和激励。仿真结果证实了该算法的有效性。     

波导窄边斜缝行波阵列天线设计

为了快速设计波导窄边斜缝行波阵列天线,采用理论计算结合软件仿真的方法。利用电磁仿真软件HFSS模拟实验过程,得到裂缝电导函数。初始设计完成后,比较仿真结果口径分布和理论口径分布的差异,微调裂缝尺寸参数使天线口面幅度逼近设计值。设计了一个47阵元行波线阵,并采用两根波导对称放置抑制交叉极化。Taylor综合副瓣值为-30 dB,仿真得到的最大副瓣值为-24.8 dB,波瓣宽度为2.2°,增益为24.6 dB。     

一种应用于椭圆阵的超分辨参数估计方法

椭圆阵比圆阵复杂,但易于工程中的应用,文中利用平面均匀圆阵与平面均匀椭圆阵的等效关系,采用相模激励技术,将波束空间的旋转不变波达角估计法(ESPRIT算法)从圆阵应用场合拓展到椭圆阵中,对均匀椭圆阵的EA-ESPR IT算法进行了仿真分析,对平面均匀圆阵与平面均匀椭圆阵的DOA估计进行了对比分析。结果表明,给出的算法应用在椭圆阵中有在圆阵中几乎相同的性能,较好地解决了椭圆型阵列的波达角估计问题。     

一种改进的MUSIC算法及其参数选择问题

在基于特征值分解的MUSIC算法的基础上,从另一个角度出发,通过特殊的天线阵列模型,重构一个Toeplitz矩阵,使其秩只与信号的波达方向有关,而不受信号相关性的影响,从而达到去相关的目的,并对信号子空间和噪声子空间作出正确的估计;同时从理论上推导出天线距离大于信号源载频波长的一半时产生多值模糊的原因,并给出了多值之间的数学关系公式。仿真结果验证了该方法的有效性。     

阵列布局对机载MIMO信道容量影响

为进一步提高空地(air-to-ground,ATG)下行通信容量,建立了三维基于散射体分布的ATG MIMO单跳同心椭圆环信道模型,结合机载多入多出（multiple input multiple output,MIMO）均匀线阵以及圆阵布局方案,推导了基于阵列结构分量的机载MIMO信道相关矩阵,为通过合理设计机载MIMO天线结构来提升ATG传输速率,分析了阵列结构参数对遍历容量的影响。仿真表明,受ATG远距离通信影响,需要扩大天线间隔来提高MIMO信道容量,且相比于线阵布局,圆阵布局更加适应飞行姿态变化,获得较高的信道容量。      

基于改进麻雀搜索算法的稀布线阵综合方法

针对阵列天线中阵列孔径、阵元数目、阵元间距等多约束的稀布线阵综合问题,文中提出了一种基于改 进麻雀搜索算法的稀布阵列综合优化方法。给出了改进麻雀搜索算法的流程,并在确定阵列孔径、阵元数目和最小阵 元间距的约束条件下,采用Tent 混沌映射进行天线阵元位置的初始化,提高算法的搜索性和收敛性,实现了抑制天线 峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布线阵综合仿真。仿真结果表明,所提出的方法相比于其它文献中的优化方法,能够得到更 低的峰值旁瓣电平,稳健性好,效率高。在仿真结果的基础上,引入实际天线进行组阵分析,验证了该方法的可行性。     

Robust multiple signal classification algorithm based on the myriad covariation matrix

A robust version of the multiple signal classification (MUSIC) bearing estimation algorithm based on robust statistics is developed for a direct sequence-code division multiple access impulsive noise channel. The proposed subspace algorithm is computed by using the antenna array covariance matrix, which is derived from the robust maximum likelihood estimator of location. Each element of the robust covariance matrix is computed as the sample myriad of a window of the received observations. The MUSIC antenna array scheme is jointly used to mitigate the effects of multipath and impulsive noise. Simulation results demonstrate that the proposed scheme significantly outperforms the other linear and nonlinear schemes     

一种优化非均匀阵列天线测向性能的方法

本论文给出了一种新的优化非均匀天线阵列阵元排布的方法阵元微调法。非均匀阵列天线具有许多均匀阵列天线不具备的优点,可以在节省设备量的同时增加天线孔径,但是利用非均匀阵列天线测向时也容易产生估计模糊。解决非均匀阵列天线估计模糊问题的途径之一就是调整天线阵列的排布。计算机仿真证实,经过微调法优化的非均匀阵列的测向性能有很大改善。     

Joint transmitter receiver diversity for efficient space divisionmultiaccess

The beamforming problem is studied in wireless networks where both the transmitters and receivers have linear adaptive antenna arrays. Algorithms are proposed that find the antenna array weight vectors at both the transmitters and receivers as well as the transmitter powers with one of the following two objectives: (1) to maximize the minimum signal-to-interference-and-noise ratio (SINR) over all receivers and (2) to minimize the sum of the total transmitted power satisfying the SINR requirements at all links. A numerical study is performed to compare the network capacity and the power consumption among systems having a different number of antenna array elements in a code division multiple access network     

Efficient detection in uniform linear and planar arrays MIMO systems under spatial correlated channels

In this paper, the efficiency of various multiple‐input multiple‐output (MIMO) detectors was analyzed from the perspective of highly correlated channels, where MIMO systems have a lack of performance, besides in some cases, an increasing complexity. Considering this hard but a useful scenario, various MIMO detection schemes were accurately evaluated concerning complexity and bit error rate performance. Specifically, successive interference cancellation, lattice reduction, and the combination of them were associated with conventional linear MIMO detection techniques. To demonstrate effectiveness, a wide range of the number of antennas and modulation formats have been considered aiming to verify the potential of such MIMO detection techniques according to their performance‐complexity trade‐off. We have also studied the correlation effect when both transmit and receiver sides are equipped with uniform linear array and uniform planar array antenna configurations. The performance of different detectors is carefully compared when both antenna array configurations are deployed considering a different number of antennas and modulation order, especially under near‐massive MIMO condition. We have also discussed the relationship between the array factor and the bit error rate performance of both antenna array structures.     

基于子空间类法的阵列误差有源校正方法

针对均匀线阵提出了一种对同时存在阵元位置误差、幅相误差及阵元互耦的阵列进行校正的方法。该方法通过旋转阵列天线得到多个校正方位的样本数据,达到多个信源独立分时校正的效果,然后通过对空时矩阵进行特征分解,得到实际阵列流型的估计值,并构造代价函数,最后采用迭代算法同时估计出所有阵列误差参数,从而实现误差的校正。计算机模拟仿真及实际阵列天线的校正实验均验证了该算法对误差参数估计的有效性和校正方法的实用性。     

一种新型自适应天线的空间谱估计性能分析

利用菲涅尔区相位修正聚焦结构和馈源阵列构成一种新型的多波束自适应天线。本文深入分析了基于该天线的阵列输出特性，与基于均匀线形阵的空间谱估计技术比较的基础上，揭示了其良好的去相关性能。最后应用极大似然估计算法实现了相干信号源在大角度入射的情形下，菲涅尔平板天线对来波方向的有效估计，从而避免了应用MUSIC算法进行来波方向估计时所遇到的观察区域的限制问题。仿真计算的结果表明菲涅尔平板天线良好的空间谱估计性能。     

Antenna Array Designs for OFDM WLAN Indoor Transmission

Wireless local area networks (WLAN??s) based on the 802.11 standards are ubiquitous. However, the popularity of WLAN??s has made interference between WLAN users an issue. Spatial division multiple access (SDMA) is one way to orthogonalize these users and reduce interference. The contribution of this paper is to use real antenna array prototypes to determine the best array design for implementing indoor SDMA. Two SDMA antenna array prototypes are constructed and used to collect propagation measurements in an indoor environment. The propagation data is then incorporated into an SDMA orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) analysis. This approach is able to very accurately predict how the two array designs will influence SDMA-OFDM performance in the indoor environment where the measurements are collected. The results indicate that the compact sectorized antenna array prototype performs better than the linear array prototype for in-room communication and that the reverse is true for inter-room communication.