一种用于双通道跳频技术的时间调制阵列系统

基于波束形成理论和时间调制阵列天线理论,围绕着规避噪声、干扰或者多用户情况下非重复的通道,提出了一种适用于跳频技术的时间调制阵列系统,通过控制天线阵列单元的工作状态对信号进行调制.在将第一边带的波束对准于目标方向的同时,在射频端对载频进行迁移,从而达到跳频通信的目的.仿真结果表明:该时间调制阵列系统在较低运算开销下实现了预期波束指向和实时载频迁移.此外,通过利用天线单元控制时序中的未使用间隙,系统被扩展为独立工作的双通道天线系统,并提供了时序冲突时的解决策略和实验证明.     

基于类单边带时间调制阵列宽带通信的优化方法

提出了一种基于类单边带时间调制阵列的宽带通信方法:通过优化调制时序,大幅度降低主波束范围内的多阶谐波信号的边带电平,从而有效降低谐波引入的带内混叠干扰,提高可用带宽. 进一步地,以实际器件最短切换时长为基准,优化单位周期内调制时序最小占空比长度,提高系统实际可传输带宽. 仿真和实验结果验证了该方法在宽带通信中的有效性,时间调制技术在宽带系统中的应用范围得以扩展.     

基于人工神经网络的时间调制阵列谐波波束形成

针对时间调制阵列(time-modulated array, TMA)提出了一种基于人工神经网络(artificial neural network, ANN)的谐波波束形成技术. 该技术通过一个由编码器和解码器串联组成的ANN实现时序信息的优化,其中,编码器以目标角度的方向图约束值作为输入,通过在线训练输出对应的激励值;而解码器经过预训练可以实时输出辐射方向图. 然后利用训练完成优化后的激励可以获得不同阵元的开关导通持续时间和起始时刻. 8元/16元不同指向TMA谐波波束形成算例仿真结果表明,所提方法可以有效抑制副瓣电平(sidelobe level, SLL),快速精确控制方向图,在目标角度实现高方向性波束形成,同时该方法具有耗时短、鲁棒性好和易调节的特点,有望应用于快速目标搜索和跟踪.     

一种小尺寸极化阵列及其高精度定位波束形成

提出一种偶极子天线单元构成的极化敏感阵列用于全球卫星导航信号的接收,经过阵列信号波束形成后,在抗干扰的同时保留卫星导航信号中载波相位测量值的准确性,可用于基于载波相位测量的高精度差分定位。与传统的圆极化天线阵列相比,该阵列具有阵元构造简单、尺寸小的特点。通过建立极化阵列接收信号模型,分析了天线极化和波束形成算法对卫星导航信号相位的影响,给出了相适应的相位中心稳定的数字波束形成算法。仿真验证了分析的正确性和算法的有效性。     

全空域球面数字多波束天线波束控制方法研究

为适应全空域导航星座的管理需求,提出了一种全空域球面数字多波束天线系统的方案,在全空域内同时形成多个波束,实现同时多目标测控。针对球面阵列天线波束控制问题,提出了"波束滑动扫描"算法,研究了球面阵波束交叉过渡、功率增强的方法。通过对波束方向图的仿真分析,验证了波束控制方法的可行性和正确性。     

基于时间调制阵列的多波束雷达通信一体化结构及算法研究

为了实现多个电子平台的高效集成,同时缓解无线信道频谱资源紧缺问题,提出了一种结合了时间调制阵列(time-modulated array, TMA)技术和多波束赋形技术的空域多波束雷达通信一体化结构与算法。对传统基于空分的雷达通信一体化技术进行了改进,在增加通信波束的同时,实现了雷达与通信子系统发射功率的独立控制。所提结构由两组加权网络组成,第一组加权网络用于雷达探测,第二组加权网络结合周期性时间调制,用于多用户通信。所提方案可根据实际应用情况,在用户数量,波束控制自由度,硬件复杂度等多个指标之间进行权衡。仿真结果证实了所提结构与算法的有效性,雷达与通信能够独立完成各自的功能且没有相互影响。      

大型阵列降维-和差多波束形成的联合优化算法

 大型、超大型相控阵列由于具有高增益、指向性强等优点得到越来越广泛的应用,数字波束形成具有抗干扰、波束切换灵活等优点,而基于大型全阵列数字波束形成需要庞大馈电网络与接收/发射通道而面临高成本、低实时性等缺点.针对此,本文提出了一种用于大型阵列的阵列降维-和差数字多波束形成的联合优化算法,该算法对大型阵列采用模拟和数字联合和差多波束形成,通过基于模拟退火、遗传算法和粒子群智能优化算法的子阵划分优化和子阵级与阵元级的和差联合加权逼近优化,保证在模拟子阵方向图内无栅瓣的同时,获得尽可能好的和差波束主副比及差波束零陷深度,且增益损失较小.最后仿真实验和性能分析验证了所提算法的有效性和可行性.     

基于时域调制反射阵列的波束赋形技术

传统的反射阵利用相控器件与微带线实现波束赋形。为了降低相控成本与系统复杂度,提出基于时域调制阵列波束赋形技术。时域调制反射阵列是一种基于简单可重构反射单元的反射阵,它利用控制可重构反射单元的开与关,达到控制阵列输出,实现旁瓣抑制、波束赋形等功能。通过理论推导及仿真,结果表明,时域调制反射阵可以在不采用传统阵列中的相控器件及馈电网络的前提下,采用最小方差无失真响应波束赋形方法与时间调制法,生成理想的方向图,实现波束赋形功能。此特性将有利于推广波束赋形技术在毫米波频段反射阵的应用。     

基于分数时延的宽带数字波束形成技术

在窄带数字阵列波束形成中,通过补偿各阵元之间的时延带来的相移而合成波束。对于宽带数字阵列,相同的时延不同的频率会带来相移的不同,窄带波束形成方法会导致宽带波束方向图畸变,必须采用宽带数字波束形成技术。通过分析信号带宽对窄带数字波束形成的影响,以及宽带数字波束形成的原理,给出了基于分数时延的宽带数字波束形成方法和仿真的结果,在数字域上实现了宽带波束形成。     

基于阶梯波形的高效时间调制多波束天线

时间调制阵列(time-modulated array, TMA)可产生不同指向的边带多波束，但存在效率低、波束幅度一致性差等缺陷. 本文基于阶梯波形提出了一种低成本高效率的时间调制边带多波束实现方法. 首先根据任意多波束空间覆盖需求得到TMA的频谱和时域波形，然后基于数控衰减器和0/π移相器的硬件特性实现对理论调制波形的拟合，最终通过阶梯波形优化抑制无用边带功率和边带波动，实现稳定高效的多波束扫描. 以8单元TMA为例实现基频、±1、±2次边带对应的5边带，通过调整数控衰减器的衰减步进值寻求调制波形最优解，最终仿真结果显示边带电平抑制在?31.20 dB，工作边带功率波动仅为0.68 dB. 该多波束时间调制天线具有成本低、效率高、波束幅度一致性好、无用边带抑制度高等优点，提升了时间调制技术在多波束天线领域的应用价值.     

基于粒子群优化的数字波束形成算法

波束形成的加权系数求解是一个优化过程,现有算法大多经过多次迭代,计算量大,实现复杂。为降低波束形成算法复杂度,将粒子群优化原理应用于数字波束形成中,提出了基于粒子群优化的自适应数字波束形成算法。该算法将每一组权值作为一个粒子,将阵列加权和的输出信号与干扰噪声比(SINR)作为适应度函数,通过比较各个粒子的适应度值,进行迭代搜索得到最优解。该算法可使天线阵在主波束对准有用信号,同时能有效抑制两个以上的干扰,且对阵列通道误差有较好的稳健性。计算机仿真验证了算法的有效性。     

一种基于简化极化敏感阵列的APES波束形成算法

为了有效降低极化敏感阵列各共点分量之间互耦的相互影响,进一步提高极化阵列的滤波性能,基于新的阵列模型提出了幅度相位估计(APES)波束形成算法。首先,给出了简化极化阵列的布阵模型和接收信号模型;然后,针对简化极化阵列给出了极化APES波束形成算法的详细理论推导,得到了最优权向量的表达式;最后,通过仿真实验验证了极化APES在波束形成方面的有效性。仿真结果表明该算法在强期望信号功率、低采样快拍数或是存在相干干扰的情况下都具有稳定的波束图。     

低频射电阵列中的信道化宽带多波束形成技术

针对低频射电阵列海量数据、高带宽、多波束、实时处理的需求,设计了一种基于数字信道化的宽带数字多波束形成技术方案。针对射电天文学信号预处理的需求,该技术同时实现数字波束形成(Digital Beam Forming DBF)和频谱分析的功能,降低了射电阵列信号预处理运算复杂度,同时具有易于硬件实现,实时性高的特点,非常适合低频射电阵列应用。     

一种子阵级宽带数字波束形成技术

在宽带数字阵列设计中,传统的窄带数字波束形成方法会导致带宽范围内不同频率的信号之间存在指向偏差。文章从宽带数字波束形成的原理分析出发,给出了基于子阵级划分的宽带数字波束形成算法,并通过仿真实验结果验证了子阵级宽带数字波束形成的可行性。     

2比特移相电路非理想时间调制的谐波特性研究

围绕宽带高频高效率时间调制阵列天线,研究了基于2比特移相电路的非理想时间调制的谐波特性. 首先建立梯形波和升余弦波时间调制的数学理论模型,以此分析射频开关调制波形的变化对2比特移相电路输出信号各次谐波分量的能量占比、幅度、相位的影响,再进一步分析2比特移相电路各种状态的幅度和相位偏差对输出信号各次谐波分量的能量占比、幅度、相位的影响. 该研究可为基于2比特移相电路的时间调制阵列提供更为精确的幅度和相位调控技术.     

基于相位赋形的方向调制信号综合方法研究

方向调制技术采用多天射阵列在天线端综合出具有方向特性的数字调制信号,是近年来物理层安全通信领域研究的热点之一。现有方向调制信号综合算法主要基于遗传算法和矢量法,但由于不同文献研究的通信系统模型不同,基于这两种算法的方向调制信号应用都具有一定的局限性。该文从窃听接收机所在的非期望方位接收方向调制信号星座点之间的相对相位关系产生畸变这一方向调制信号物理层安全本质出发,提出一种基于相位赋形的方向调制信号综合算法。首先根据不同的通信模型建立期望的相位波束空间覆盖函数,然后对期望的赋形相位波束采用空间傅里叶变换得到发射阵列的加权值。仿真结果表明该文提出的方向调制信号综合算法适用于笔形相位波束单用户信道、扇形相位波束的广播信道和多用户正交信道等不同的通信应用场景,为方向调制信号在不同通信场景中的应用提供技术支撑。     

卫星移动通信系统低信噪比抗干扰数字接收机设计

针对阵列天线卫星移动通信抗干扰能力差、传播损耗大等特性,设计了一种数字波束形成技术( DBF)和扩频技术相结合的数字接收机。其中,DBF算法采用基于递归最小均方算法( RLS)的解扩重扩盲自适应波束形成算法,使用VxWorks实现权值计算,FPGA实现波束形成;扩频方式采用直接序列扩频,在FPGA中实现。仿真分析与样机测试显示,通过两项技术联合使用,在信噪比低至-45 dB条件下仍可以实现可靠通信,同时有效加强了系统抗干扰能力。     

基于加权最小二乘的宽带波束形成算法

宽带波束形成技术是阵列信号处理研究的一个重要方向。基阵对信号的响应特性随频率而改变导致通过基阵的宽带信号产生波形畸变。恒定束宽波束形成可以实现在信号带宽内基阵波束图主瓣宽度保持恒定。主要研究基于加权最小二乘的恒定束宽宽带数字波束形成方法及其实现,MATLAB仿真实验表明算法的正确性和有效性。     

基于FPGA多通道多带宽多速率DDC设计

数字阵列雷达的核心内容之一是单元级回波信号中频或射频数字化后,在数字域进行幅/相加权实现接收数字波束形成,并具有灵活的波束调度和更好的抗有源干扰的性能,基于多通道数字化接收机的数字阵列模块是数字阵列雷达的关键模块。论述了数字阵列模块内部基于FPGA的多通道、多带宽、多速率数字下变频设计,包括方案设计、仿真设计和工程化设计,同时给出了设计结果,该设计方法可应用于多通道数字化接收机设计。     

基于QPSK的智能天线固定多波束基带DBF算法

射频(RF)波束形成算法,难以直接采用数字信号处理(DSP)技术,实时完成数字波束形成(DBF)计算.对于相移键控(PSK)调制方式,本文认为RF波束形成算法可等效在基带实现.针对四相相移键控(QPSK)调制方式,本文提出了一种新的智能天线固定多波束基带DBF算法.与RF波束形成算法相比,提出的算法可实现同样的辐射方向图,但需要的计算量却大幅度地降低.基带DBF算法,使智能天线的实现更为简单、应用更为灵活、性能更为优良,对推动智能天线技术实用化发展具有重大意义.