基于LMS算法的智能天线自适应波束形成研究

自适应波束形成是智能天线的核心技术,其主要思想是利用自适应算法调整阵列的权向量,将各阵元接收到的信号进行加权求和,把天线阵列形成的波束"导向"到一个方向上,使期望用户信号方向得到最大的增益,并相应地使干扰信号方向得到较低的增益,从而提高系统的性能。本文对智能天线中的自适应波束形成进行研究,运用MATLAB软件对固定步长和变步长LMS算法进行计算机仿真实验。仿真结果表明,基于LMS算法的自适应波束形成器能够形成符合要求的波束图,变步长的LMS算法均方误差收敛效果较好,收敛速度更快,具有较强的实用性。     

扇形方向图阵综合的基本方法

天线综合是天线分析的逆运算,是在给定方向图形的情况下,计算辐射源的电分布,从而设计出满足要求的天线结构。扇形波束是通信天线和雷达天线常用的一种赋形波束。理想的扇形波束应在方向图主瓣范围内(扇形空间)有均匀辐射,其它空间无辐射。为获得这样一种波束而采用的阵综合基本方法有两种:富氏变换法(Fourier Transform Method)和伍氏取样法(Woodward Sampling Method)。本文结合扇形方向图阵综合论述这两种方法的基本理论和技巧,并给出实际的综合计算结果。     

五波束抛物环面天线

本文首先给出了抛物环面天线的辐射场公式,然后利用给出的公式设计和研制出一个90角域的五波束抛物环面天线,并示出了该天线五个波束的测试方向图和中心波束的计算方向图,计算值和测量值吻合很好。最后,还介绍了中心波束和边缘波束的增益测量值。     

天线方向图的复射线仿真

根据复射线理论，利用复源点高斯波束场来模拟天线的远场方向图。本文提出三种模拟方法，即主瓣匹配法，峰值匹配法和逐点匹配法，给出了多种方向图的仿真结果。数值分析和优化结果表明，复射线峰值匹配法是一种精确实用的天线方向图仿真技术。     

扫描法测量有源相控阵天线方向图及误差分析

本文从单元一致性、地面反射、测量天线相位中心误差和方向图等方面分析了波束扫描法的误差来源,讨论了减小误差的方法,给出了改进后的实测方向图,结果表明,该方法原理简单、实施有效,对外场测量大尺寸阵列天线方向图具有重要意义。     

五波束抛物环面天线

本文首先给出了抛物环面天线的辐射场公式,然后利用给出了公式设计和研制出一个９０°角域的五波束抛物环面天线,并示出该天线五个波束的测试方向科和中心波束的计算方向图,计算值和测量值吻合很好,最后,还介绍了中心波束和边缘波束的增益测量值。     

多波束反射体天线的设计与分析

介绍了基于初级及次级方向图高斯波束分析的多波束反射体天线的简要设计与分析公式。推导出的公式可用于多波束天线系统覆盖区域方向和波束间隔离的快速设计和性能分析。本文所给出的分析结果与反射体天线方向图物理光学分析基础上的精确计算得出十分吻合,这种分析还可扩展到多波束透镜天线和赋形／等场强波束天线。     

用几何光学法计算特殊形状的双镜天线

导出了几何光学法计算双镜天线方向图的求解方程，利用几何光学法并经过特殊处理，计算了椭圆波束变焦距环焦天线和多波束抛物环面天线的方向图。实测结果和理论计算基本一致，从而验证了该方法的正确性。     

基于FFT变换的阵列天线低副瓣方向图综合

阵列天线的最大优点是可波束赋形,产生低副瓣的和特定零陷的方向图,加窗锥削即是波束赋形的一种。本文针对有限视场相控阵进行分析,根据所要产生的动态方向图,采样后用IDFT的方法得到阵列加权序列;另一方面根据不同的波束宽度和低副瓣要求采用相应的窗函数,再根据确定波束指向的相位,由DFT计算得到方向图,使用Matlab的FFT算法绘制方向图。     

基于窗函数的相控阵天线技术研究

对相控阵天线的基本原理、天线阵的加权方式及窗函数的概念进行了研究。利用MATLAB软件对相控阵天线方向图进行了仿真,重点通过窗函数仿真了相控阵天线的波束方向图,直观地显示出加权对于相控阵天线波束形成的影响。     

遗传算法在宽窄波束切换天线阵设计中的应用

采用对天线单元开关通断的方法,使天线阵形成不同的远场辐射方向图,实现阵列天线方向图宽波束和窄波束的切换。对一个24元线阵天线阵进行了设计。提出了一种改进的遗传算法及其目标函数模型。采用该算法对天线阵各个天线单元的电流幅度进行了优化计算,计算结果显示能够产生满足设计要求的宽波束和窄波束方向图。最后采用HFSS软件进行了仿真,计算结果与仿真结果吻合,证明了所提方法的有效性。     

不采用自适应算法的智能天线系统

本文提出了一种基于等旁瓣针状波束方向图的智能天线。为了与采用自适应算法的智能天线进行对比,本文分别模拟了这两种不同天线用于ＣＤＭＡ系统时的扩容能力。模拟结果表明,在ＣＤＭＡ系统中无需采用自适应算法,只需用等旁瓣针状波束智能天线,就可以达到与自适应智能天线相似的扩容性能。等旁瓣针状波束智能天线的优点是：无需迭代、响应速度快,鲁棒性好。     

基于CMA算法的智能天线自适应波束形成研究

自适应波束形成是智能天线的核心技术,其主要思想是利用自适应算法调整阵列的权向量,将各阵元接收到的信号进行加权求和,把天线阵列形成的波束“导向”到特定方向上。本文介绍了恒模算法（CMA）和最小二乘恒模算法（LS—CMA）两种盲波束形成算法并运用Matlab软件对两种算法进行仿真分析,仿真结果表明,LS—CMA具有更快的收敛速度以及更好的抗干扰能力。     

天线波束相位理论

本文简要地回顾了传统上对天线的要求,并以实例说明随着近代科学技术发展的需要,天线波束的相位特性应该引起重视和研究,在此背景下本文试图将天线波束相位和孔径电流分布等有关问题系统化,在前人工作的基础上,总结并讨论了关于相位参考点、不同相位参考点的天线方向图的变换关系、方向图的零点电平和相邻波束间的相位差,线阵电流分布的分解;提出并从理论上证明了天线同相波束的普遍条件和连续线阵的对称波束条件。归纳为几个定理,并将这些论述统称为天线波束相位理论。     

一种形成赋形锥状波束的双反射面天线

在许多应用场合,需要用到具有锥状赋形波束方向图的天线。以环焦天线为基础,改变设计参数,可以根据需要方便地设计出具有赋形锥状波束的双反射面天线。这种天线与其他形式可形成锥状波束的天线相比具有许多优点。     

估算窄波束天线功率方向图的方法

在电磁兼容性分析中,因没有详细的天线方向图资料,往往需要估算各站之间的相互干扰。通常,主波束增益只是从大规模的频谱管理数据系统得到。本文根据这个不充分的资料,为估算窄波束天线方向图规定了一个简单的方法。并将估算方向图与实测天线方向图做了比较。     

一种阵列天线的去耦合技术应用北大核心CSCD

相控阵接收机是将小型阵列天线放置在射电望远镜焦平面位置，通过波束合成器瞬时形成多个交叠波束、实现连续视场覆盖的信号接收技术。作为阵列天线的一种，相控阵接收机前端的天线阵列由于各阵元排列紧密，阵元之间的电磁耦合在所难免。本文利用常规互阻抗法对四阵元微带天线阵列进行耦合效应分析，通过各端口开路电压及阻抗矩阵求解耦合电压，借此调整波束合成网络以实现阵列的去耦合功能。通过去耦前后的实测方向图比对，可以看到阵列的主波束方向、旁瓣电平及对称性都有了一定的改善，以此验证了该解耦技术的可行性。     

随机误差对数字波束形成系统性能的影响

文中针对数字波束形成系统,推导出阵列天线的通道幅相误差和阵元位置误差对波束方向图的第一副瓣、零陷深度及半功率波束宽度影响的一般规律。并且对数学公式进行了详细的推导。分析与仿真结果表明：随机误差对波束方向图性能的影响主要与天线阵列的权系数和阵元数目有关。     

椭圆波束变焦距环焦天线的设计方法

导出椭圆波束变焦距天线重要几何参数的求解方程。给出了这种天线的简便而有效的设计方法，并给出实例和理论的天线方向图。这种天线可以形成高效率的椭圆波束。     

周期结构对小型天线阵宽角扫描性能的影响

利用周期结构来改善原阵列天线的辐射特性,新设计的高阻抗周期结构提高了天线阵波束扫描到较宽角度时天线的增益.该周期结构使得天线单元前向辐射有所增强,特别是在阵中情况下单元方向图比没有周期结构时的单元方向图宽很多,因此,在波束扫描到较大的角度时阵列天线的增益下降较少,如在波束扫描到士60°时天线阵列的增益比无周期结构阵列的增益高至少4 dB,新设计的周期结构保证了扫描波束在扫描到较宽角度时天线阵列具有较高的增益.