基于响应矢量优化的共形阵列稳健波束形成方法

针对共形阵列天线自适应波束形成中存在的主瓣保形困难、旁瓣电平高等问题,该文提出基于波束响应矢量优化的自适应波束形成方法。在主瓣波束保形约束条件下,通过自适应地调整波束响应矢量,求得最优的响应矢量,进而求得准最优自适应权。该方法将非凸的二次约束二阶优化问题转化到高维空间进行求解,并通过半正定松弛(SDR)转化为凸优化问题,高效求得准最优解。该方法不仅保持了期望的主瓣响应,同时克服了传统线性约束最小方差(LCMV)自适应波束形成方法旁瓣高的缺点,并且对阵列构型具有稳健性。仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于压缩感知的均匀圆阵方向不变波束优化方法

针对现有的方向不变波束形成算法在阵元个数确定以后,其波束的主瓣与旁瓣水平无法进一步改善的情形下。本文基于均匀圆阵在现有方向不变波束形成方法的基础上,通过引入压缩感知理论（Compressed Sensing,CS）,提出了一种可以进一步改善波束主瓣与旁瓣水平的方法。该方法使用压缩感知理论对信号进行压缩采样和稀疏重构,并通过凸优化中二阶锥规划方法对恢复的信号进行方向不变波束形成,可以在不增加实际阵元数的前提下,增大阵列孔径,得到旁瓣水平更低和主瓣宽度更窄的波束图。仿真结果表明该方法在一定程度上提升了波束形成器的性能,在阵列信号处理方面具有一定的理论与实际意义。      

基于二阶锥优化方法的MIMO阵列发射方向图设计

由于MIMO 阵列发射方向图通常是由期望方向图优化出信号协方差矩阵来实现,其方法运算量大且算法性能依赖参数选取等。该文提出利用基于二阶锥优化(second-order cone programs)方法的主瓣宽度约束条件下最低旁瓣波束形成构造出一组较低旁瓣的基波束,在集中式MIMO阵列的任意发射方向图可以由一组基波束合成的基础上,应用线性规划方法快速求解出构成发射方向图的基波束的比例系数。该方法设计的方向图具有更低的旁瓣和更加平滑的主瓣指向,仿真结果证实了方法的有效性。     

二维束宽恒定的二阶锥规划波束形成方法

二阶锥规划作为凸优化理论的一个分支,近些年来已应用于波束形成的研究,但在已有研究中基于均匀线阵的一维波束形成研究得较多,且较少考虑不同指向下的束宽恒定问题。因此,基于矩形平面阵,将二阶锥规划的一维束宽恒定波束形成方法扩展到二维作为主要研究目标,首先采用Dolph-Chebyshev加权方法设计出二维参考波束,再以主瓣逼近和旁瓣最小为约束,引入二阶锥规划方法设计了支持不同俯仰角和方位角指向的二维波束。经仿真分析,所提方法可实现在三维空间中的不同指向下的波束形成,且在俯仰角设定后,在不同方位指向下可实现3 dB束宽较恒定的波束,减少了指向对波束特性的影响,方便于应用。     

极化智能天线的二维矢量波束形成方法研究

针对智能天线的匹配接收与干扰抑制等问题,将现有的基于均匀线阵的极化波束形成方法拓展到二维平面阵,提出了一种基于二阶锥规划的二维极化波束形成方法。在二维观测平面内,该方法通过对主瓣区域进行极化匹配设计以提高系统接收增益和主瓣干扰的抑制能力,在旁瓣区域将零陷凹面与极化约束进行叠加设计以最大限度提高干扰抑制能力,并建立最优的矢量波束优化模型,进而转化为两个等价的标量优化问题,可使用二阶锥规划求解。仿真结果表明:相对于现有的均匀线阵极化波束形成方法而言,该方法能够在方位-俯仰的二维平面上实现极化波束的约束优化,包括了主瓣极化匹配、零陷凹面的极化约束,提高了极化波束形成方法的工程实用性。      

基于凸优化的频率方向二维恒定束宽波束形成技术

针对传统波束的主瓣宽度会随波束指向和信号频率不同而变化,提出了一种基于凸优化的频率方向二维恒定束宽波束形成算法.该算法先采用非线性约束优化实现参考频点的方向不变恒定束宽,然后针对频带内各子带中心频率在每个指向上采用二阶锥约束,实现频率方向的二维恒定束宽.仿真结果表明,该算法能够在主波束指向±40°范围内有效地形成方向不变恒定束宽,同时在每个主波束指向上得到良好的频率不变恒定束宽波束图.     

基于主瓣保形的低旁瓣MIMO雷达发射方向图优化设计方法

当发射天线的个数和结构固定且发射方向图所需要的3d B主瓣宽度较宽时,绝大多数的发射方向图优化设计方法综合得到的发射方向图都会产生主瓣分裂的现象。针对于此,本文提出一种基于主瓣保形的低旁瓣MIMO雷达发射方向图设计方法。该方法通过约束主波束区域内任意两点之间的线段总是在主波束区域的内部来有效地避免主瓣分裂现象,以及利用一个对角线元素全为0的更新矩阵更新发射波形协方差矩阵的非对角线元素来有效地降低发射方向图的旁瓣水平,并构造优化模型来同时对发射波形协方差矩阵和更新矩阵进行优化设计。仿真结果表明,利用本文所提方法综合得到的发射方向图不但具有期望的主瓣形状,而且具有较低的旁瓣水平。     

基于二阶锥规划的非均匀线列阵优化波束形成

针对常规Chebyshev方法只能应用于均匀线列阵恒定旁瓣级优化波束形成的问题,提出基于二阶锥规划的非均匀线列阵恒定旁瓣级优化波束形成方法.该方法根据波束形成器在期望信号方向无失真响应和旁瓣级恒定条件下最小化波束噪声输出功率的准则来设计优化波束形成.这种优化波束形成问题可以通过数学变换转化为标准二阶锥规划形式进行求解.仿真结果表明,通过选取合适的旁瓣约束范围,所提方法对于均匀线列阵和非均匀线列阵均可以取得理想的恒定旁瓣级优化波束形成结果.     

一种改进的基于LC-GSC的主瓣干扰抑制方法

针对线性约束广义旁瓣相消器(LC-GSC)存在主瓣干扰时天线自适应方向图会出现主瓣波束畸变及副瓣电平升高的问题,给出了一种通过阻塞矩阵对数据进行预处理的主瓣干扰抑制方法,对线性约束广义旁瓣相消器进行了改进,先利用阻塞矩阵预处理实现主瓣干扰抑制,再通过线性约束广义旁瓣相消器进行波束形成,有效地解决了波束主瓣变形及旁瓣电平升高的问题。仿真分析验证了改进方法的有效性。     

天线阵列对多波束信号的接收与处理的改进算法及优化

主要讨论了天线阵列在产生多波束方面的研究工作,对于多个方向上来的信号,若不考虑背景噪声,只要阵元数大于所要接收的信号数,就可以无失真地对恢复各个信号,一个阵列要发射独立的6个波束,或者等效地独立接收6个不同方向的信号,需要6组权值,分别产生6组单波束,将其叠加。由于单波束的主瓣宽度等影响,6个单波束之间的互相影响很严重,为此设计了与现有方法不同的方法来优化加权值,取得了很好的效果。在研究的过程中,发现单纯地形成零点并不一定能够取得很好的效果,波束与波束之间的影响是由于在主瓣的位置上有其他波束旁瓣造成的,形成零点并不能降低旁瓣的影响,为此定义了互增益这一新的参数,以此来衡量波束与波束之间的影响,相比已有算法更为有效。并通过在MATLAB下仿真证明了这些观点。     

Be/spl acute/zier representations for the multiobjective optimization of conformal array amplitude weights

For conformal phased arrays, generally the excitation amplitude of the array elements must be adjusted in order to maintain low sidelobes as the array is scanned. While the desired phase weights for maximum gain are deterministically set by the array geometry and scan angle, the representation of optimum low sidelobe amplitude weights remains an open problem. Following up on prior work using the efficiency-constrained optimization of a modified Bernstein polynomial for low sidelobe conformal array synthesis, a Be/spl acute/zier surface is shown to provide a good representation of the optimized amplitude weights with a reduced number of parameters, while demonstrating /spl epsiv/-constraint multi-objective optimization of conformal aperture efficiency versus sidelobe level. These results are extended to include a Be/spl acute/zier volume representation for the multiobjective optimization of conformal aperture efficiency versus both sidelobe level and scan angle.     

空间扫描柱面轴向偶极子阵的低副瓣控制

本文利用约束非线性最优化方法，研究空间扫描柱面轴向偶极子阵的低副瓣综合问题。     

毫米波锥面共形相控阵天线的仿真与优化*

以弹载共形相控阵雷达导引头天线为应用背景,在未考虑极化的情况下,首先推导了任意共形天线单元方向图从局部极坐标系到全局极坐标系转换的一种实用方法;然后采用凹槽加载的中心馈电方式设计了毫米波锥面共形微带天线单元,并建立锥面共形相控阵天线模型,推导了锥面共形天线阵列的导向矢量及其方向图函数;最后采用能量迭代法对15 阵元的锥面共形相控阵天线方向图进行了仿真优化,在副瓣电平约束和零点约束两种情况下,分别给出了相应最优加权矢量的求解方法,实现了对方向图波束指向、副瓣电平以及零点的控制。     

基于约束差分进化的阵列置零

阵列置零的同时,阵列的旁瓣电平升高、主瓣增益降低甚至阵列指向都会发生改变,导致阵列性能降低。针对阵列置零时阵列性能降低问题,提出一种约束优化模型。在约束优化模型中不仅设置了零陷深度约束和近旁瓣电平约束,还设置了阵列期望方向增益约束及阵列指向约束。在满足约束条件下,使得阵列旁瓣电平最低。并且针对标准约束差分进化算法收敛慢,采用自适应约束差分进化(e-SADE)算法,该算法采用多种变异方式相结合、自适应地调节交叉概率和缩放因子。运用自适应约束差分进化分别通过调节阵元相位和阵列功率一定时的阵元权值求解这个约束优化问题,仿真结果表明提出的方法实现了需求的目标方向图,利用自适应约束差分进化算法优化实现阵列置零是有效可行的。     

共形相控阵天线仿真与优化

推导了任意有向阵列的方向图函数,采用同心圆等角度配置方式建立了锥面共形相控阵天线模型,得到了该配置方式下天线阵列的方向图函数,最后在该配置方式下对共形相控阵天线的波束特性进行了分析。仿真结果表明：该共形相控阵天线在方位面及俯仰面上波束宽度均为,副瓣电平低于-12dB。     

圆柱面上的轴向偶极子阵的低副瓣方向图优化综合

本文利用新的非线性最优化方法讨论圆柱面上的轴向偶极子阵的低副瓣方向图优化综合问题，利用阵列的单元可实现增益方向图，我们把阵列综合问题表述为一个约束非线性规划问题，采用新直接法求解该问题即可得出一组使阵列的总方向图满足副瓣指标要求，同时具有尽可能高的方向性系数的激励系数，如果阵列的总方向图不能达到副瓣指标，则可得出一组使阵列方向图在可达到的副瓣方向图综合设计的模拟计算结果。     

契比雪夫加权应用被动合成孔径处理算法研究

提出了将契比雪夫加权应用于被动合成孔径处理算法。被动合成孔径技术对小孔径基阵沿直线运动接收到的信号进行合成处理,从而达到虚拟大孔径基阵方位分辨力效果。将契比雪夫加权应用于线阵合成孔径前后波束图的指向性研究,对主瓣宽度变化予以合理解释。理论分析结合仿真验证表明,被动合成孔径处理算法应用契比雪夫加权可以在给定的旁瓣高度要求下获得等旁瓣级,等旁瓣级下可提高对弱目标信号的检测分辨能力。     

一种改善圆阵波束指向性性能的加权方法

该文在分析圆阵波束指向性的基础上,提出了一种改善圆阵波束指向性性能的对称指数加权方法,利用该方法能较有效地抑制旁瓣,而主瓣的增宽效应并不明显。