天线阵列方向图的一种数值综合算法

本文提出了一种新型阵列综合算法，目标方向图迭代算法。这种算法与现有的阵列综合方法不同，它通过对目标方向图的迭代来调整实际方向图的形状，是一种纯数值的阵列综合算法。这种算法适用于任意结构阵列的方向图综合，计算效率高，可以满足实际工程的需要。作为验证，本文综合了一些具有代表性的天线阵列，给出了计算结果，并对结果进行了讨论。     

天线阵列方向图的一种数值综合算法

本文提出了一种新型阵列综合算法，目标方向图迭代算法。这种算法与现有的阵列综合方法不同，它通过对目标方向图的迭代来调整实际方向图的形状，是一种纯数值的阵列综合算法。这种算法适用于任意结构阵列的方向图综合，计算效率高，可以满足实际工程的需要。作为验证，本文综合了一些具有代表性的天线阵列，给出了计算结果，并对结果进行了讨论。     

基于FFT的阵列方向图快速计算

分析了等距线阵方向图与傅立叶变换的一致性,用FFT算法进行阵列方向图快速计算。通过严格的数学推导,揭示变换序列与可见空间的关系,讨论了不同单元间距情况下的处理方法。文中结合实例,阐述了FFT算法在阵列方向图计算中的应用技巧,如扫描处理方法、指向分辨精度和边缘数据点估计,并指出用FFT算法计算阵列方向图其运算速度可提高一个数量级以上。     

干扰子空间正交投影快速零陷跟踪波束赋形算法

该文针对LEO星载阵列天线抑制角度动态变化的有源干扰的需要,提出一种干扰子空间正交投影的快速零陷跟踪波束赋形优化算法。算法采用干扰子空间动态更新与迭代正交投影,不断快速修正零陷位置,并通过迭代傅里叶变换(IFT)技术进行优化加速。所提出的快速算法在整个干扰零陷跟踪过程中,具有稳健和精确的控制方向图主瓣赋形区形状和阵元电流激励系数动态范围的能力,同时具备自适应最小化方向图旁瓣电平的能力,适用于星载系统在线实时计算。仿真实验验证了算法的快速性、有效性和稳健性。     

迭代投影的平顶方向图综合算法

针对现有的平顶波束综合形成算法计算量较大的问题,提出了一种迭代求解平顶波束的快速形成算法。该算法首先设置方向图参数、迭代条件,然后利用方向图与阵元加权系数的变换关系设计投影算法并通过二阶差分运算确定过渡带,最后结合蝶形计算方法快速迭代逼近理想的平顶方向图。实验结果表明,该算法相比凸优化算法运算效率较高,并且可修复阵元失效后的平顶方向图。算法运算次数随着副瓣阈值、主瓣宽度和零陷深度等参数的变化而变化。     

用自适应天线理论控制天线阵方向图旁瓣的迭代算法

本文基于自适应天线阵列理论，提出了一种控制天线阵方向图旁瓣的新方法－迭代算法。这种方法可用于任意非均匀阵方向图旁瓣控制，并可同时计入各阵元方向图的影响。     

基于Chirp-z 变换的阵列天线方向图快速计算

分析了等距阵列天线方向性函数与Chirp-z 变换之间的一致性,讨论了Chirp-z 变换的快速计算方法,表明可利用Chirp-z 变换法对阵列方向图函数进行快速计算。Chirp-z 算法自身已经考虑了不同单元间距的影响,避免了对可见空间的讨论。另外,Chirp-z 算法能对可见空间进行任意点数的等间距取值,保证了波束指向精度。文中给出实例,对Chirp-z 变换法的准确性、快速性进行验证,结果显示该方法能够准确、快速计算阵列天线方向图。     

可控测角精度和范围的数字阵列单脉冲和差波束优化

针对大角度覆盖范围目标快速定位以及机动目标精确角度跟踪的需要,该文提出一种基于可控测角精度和范围的数字阵列单脉冲和差波束迭代快速优化算法。算法可以根据期望的测角精度或期望测角区间,以函数形式给出修正的期望和差波束方向图主瓣区域,然后采用所提出的快速区域加权方向图综合算法闭式优化得到和差波束方向图。该算法通过迭代优化可以在给定输入信噪比和测角精度需求的前提下,最大化单脉冲角度估计的有效测角区间,或者在给定的测角范围内,最优化测角精度。     

基于迭代FFT算法的平面阵列交错稀疏布阵方法

交错稀疏阵列天线的设计需要实现“稀疏布阵”和“子阵交错机制”两个关键技术的有机“协同”.提出一种基于改进迭代快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation, FFT)算法的均匀面阵交错稀疏布阵机制.鉴于均匀矩形平面阵列天线激励与方向图存在二维傅里叶变换的关系, 该方法通过对均匀面阵方向图采样的频谱能量分析, 采用交错选取子阵激励的方法, 实现了面阵天线方向图频谱能量的均匀分配, 获得了近似相同方向图的交错子阵设计.在此基础上, 采用迭代FFT算法对交错子阵激励进行迭代循环, 有效降低了交错子阵的峰值旁瓣电平.理论分析与实验仿真证明, 相对于基于循环差集和互补差集的稀疏交错优化方法, 该算法实现的交错稀疏阵列设计具有方向图近似程度更高, 且峰值旁瓣电平更低的优点.     

基于迭代NUFFT的不等距阵列天线低副瓣方向图综合

针对不等间距阵列天线的低副瓣方向图综合问题,提出了一种基于非均匀快速傅立叶变换(NUFFT)的迭代算法.通过严格的数学推导,建立非均匀离散傅立叶变换(NUDFT)与天线阵因子之间的对应关系,利用过采样FFT系数的线性组合来近似表达复指数函数进而实现NUFFT,最后通过插值和反复的迭代有效地抑制了阵列天线的最大副瓣电平.结合等间距阵列和不等间距阵列的算例,对比粒子群算法的优化结果,验证了该算法的有效性和高效性.     

一种阵列天线方向图的数值合成新方法

给出了一种阵列天线方向图的数值合成方法，这种分析方法基于自适应天线理论，通过数值迭代运算，得到一组最佳权值，用以控制方向图的主波束方向和副瓣电平的大小。该技术的优点是它适用于任意单元构成的不均匀阵列天线情况。计算结果表明该方法有效的。     

一种星载阵列天线的高效波束赋形算法

随着有源相控阵和数字波束形成技术的应用, 低轨道卫星通信多波束阵列天线不仅可以形成同时多个固定的对地等通量低旁瓣赋形波束, 还具备了可以随着通信任务需求变化, 动态调整方向图形状的能力.但是目前常用的高性能波束赋形算法, 运算量较大, 收敛速度慢, 优化参数调整复杂, 无法直接应用于在线实时计算.针对上述要求, 提出了一种高效的迭代最小方差方向图综合方法.该方法采用方向图分区域加权逼近和方向图相位去约束技术, 在满足较高的主瓣赋形精度和旁瓣电平控制等指标要求的前提下, 具有迭代过程简单、优化参数少、算法稳健和运算量少等特点, 可以部分满足要求波束方向图动态变化的卫星通信系统权重系数在线计算的需要.     

基于模拟退火遗传算法的波束图设计

针对传统的标准遗传算法应用于传感器阵列的波束图设计时,存在收敛速度慢和计算结果稳定性低的问题,文中提出了一种模拟退火遗传算法.该算法对标准遗传算法的适应度函数、交叉算子和异化算子等多个要素分别进行了改进,并融入了模拟退火算法.模拟退火遗传算法应用于波束图设计时,具有较快的收敛速度和较高的稳定性.仿真结果表明基于该算法的波束图设计方法,获得了比传统方法旁瓣级更低的波束图.     

改进的快速稳健任意阵列天线方向图综合方法

针对任意阵列天线的方向图综合问题,提出了改进的基于线性约束最小方差准则方向图综合方法.该方法充分考虑综合方向图和参考方向图之间的相对幅度对方向图综合的影响,通过对迭代公式增加一比例常数,使得两者之间的相对幅度对干扰功率变化率的影响增强,不仅提高了干扰功率的迭代效率,即降低了迭代的次数,提高了方向图的综合效率,而且使得迭代系数的取值范围得到了扩展,即降低了迭代系数对方向图综合的影响,增强了方向图综合方法的应用范围和适用性.仿真分析验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性.     

A numerical pattern synthesis algorithm for arrays

A numerical technique for pattern synthesis in arrays is presented. For a given set of elements, the technique allows one to find a set of array coefficients that steer the main beam in a given direction and yield sidelobes meeting a specified criterion, if such a set of array coefficients exists. If the pattern specifications cannot be met with the given elements, the algorithm finds the best attainable pattern. The advantage of this technique is that it can be used with an arbitrary set of array elements. Different elements in the array can have different element patterns, and the array can have arbitrary nonuniform spacing between elements. The synthesis technique is based on adaptive array theory. The given array elements are assumed to be used as the elements of an adaptive array. The main beam is pointed in the proper direction by choosing the steering vector for that direction, and the sidelobes are controlled by introducing a large number of interfering signals at many angles throughout the sidelobe region. The algorithm iterates on the interference powers until a suitable pattern is obtained     

期望主瓣响应下任意阵方向图综合方法

为实现任意阵列天线的方向图综合,特别是考虑到不同空间指向对阵列方向图的影响,提出自适应原理与凸优化理论相结合的方向图综合法.该方法首先利用自适应原理综合法得到所需阵列方向图的旁瓣特性;而后,选择零度角的方向图主瓣作为期望主瓣;最后,在该期望主瓣响应下,将阵列方向图综合问题转化为二阶锥规划问题.采用凸优化循环迭代算法,完成对非凸优化问题的求解,从而保证方向图在满足期望主瓣响应的同时,使旁瓣特性与自适应方向图综合方法得到的结果最接近.理论分析与仿真结果表明,综合后阵列方向图在不同空间指向上具有与期望主瓣一致的主瓣特性,且其旁瓣也能够很好地保持对动态干扰的抑制特性.     

采用遗传算法的MIMO雷达L型阵列稀布优化

针对多输入多输出（MIMO）雷达阵列稀布导致栅瓣效应的问题,研究了L型阵列方向图综合方法。通过在发射和接收阵列的阵元位置中引入随机扰动,同步优化收发阵列,对MIMO雷达Ｌ型阵列等效构造的虚拟矩形平面阵列进行二维方向图综合,并且对遗传算法的变异算子进行改进,提高全局搜索性,从而有效抑制栅瓣,降低二维合成方向图中方位维和俯仰维的峰值旁瓣电平。仿真实验证明了所提算法的有效性。     

基于改进的粒子群算法的二维阵列天线方向图综合技术

该文运用一种改进的粒子群优化算法对不等幅激励的矩形平面阵列天线的最大旁瓣电平进行了优化,采用对全局最优粒子微扰和跳变的惯性权重策略,并使用粒子群算法本身对参数组合进行了优化选择。新算法大大改善了优化速度和收敛精度。对二维阵列天线旁瓣电平优化和稀疏阵列方向图综合的良好结果也证明了该方法的有效性。