智能天线发射数字多波束形成方法研究

智能天线技术应用于第三代移动通信系统中具有可以减小因频率复用造成的共信道干扰（CCI）、提高频谱利用效率及增大系统容量、减小发射功率和空间电磁干扰、增加发射效率、对小区进行动态划分等优点。阵列天线的数字多波束形成技术是智能天线中的一项重要技术，关于接收数字多波束形成处理技术国内外相关文献报导较多，而对于发射数字多波束形成技术报导较少。文中主要讨论了两种发射数字多波束的形成方法，并通过计算机仿真试验验证该方法的可行性。此方法对蜂窝定位，空分多址系统的实现也有实用价值。     

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.     

基于FPGA的通用DBF模块实现

波束形成技术是智能天线领域的核心技术,利用各种波束形成算法,根据空域信息来产生空间定向波束,将波束的主瓣对准期望的来波方向。DBF技术(数字波束形成)是天线波束形成原理与数字信号处理技术相结合的产物。本文介绍了一种通用的数字波束形成技术及其工程实现。     

一个基于软件无线电的智能天线接收系统

智能天线技术是第三代移动通信中的核心技术之一,最初主要应用于雷达和军用抗干扰通信。随着软件无线电技术的发展,采用全数字处理,在基带通过对接收和发送信号的波束赋形,可以极大提高无线通信系统的容量和抗干扰能力。文中在讨论智能天线的基本原理和设计思路的基础上,提出并实现了一个适于扩频通信的智能天线接收系统。系统硬件平台的搭建以及固定波束形成的实现,为以后的软件算法的性能评估打下了基础。     

恒模数字波束形成器在多天线软件无线电平台中的实现

在一个多天线软件无线电平台上实现了基于恒模算法(CMA)的数字波束形成器。利用DSP的EDMA传输方式可以提高数据传输的速率,增加波束形成的实时性。试验结果表明:采用恒模数字波束形成算法,可以使天线主波束对准用户信号到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号达到方向,达到抑制干扰的目的。当采样速率为500 kHz时,在我们的平台上可以实时实现数字波束形成。     

智能天线波束形成原理与实现

波束形成技术是智能天线的核心技术之一。文章介绍波束形成的原理和分类,详细分析波束形成的具体实现结构,并讨论目前智能天线波束形成所面临的挑战。     

DDS技术在数字波束形成中的应用

DDS是近年来发展的一种新型信号合成技术。该文介绍了DDS技术在发射天线数字波束形成中的应用,对改善发射天线性能的波束形成方法进行了具体分析,并针对降低天线副瓣和预置零点的实现方法给出仿真结果。     

基于现有天线设备对数字定向发射系统的研究

在通信基地或舰载通信平台现有设备的基础上,利用多付独立工作的天线,构成一个分布式阵列天线系统。在此天线系统上,介绍了数字定向发射波束形成的原理,分析了实际发射过程中的存在的各种误差,及其对波束合成的影响,并提出采用校准的方法以降低这些误差对发射波束合成的影响。以不规则圆阵布阵为例进行仿真,结果表明数字定向发射系统可以有效地实现对某一定点目标方向的功率增强。系统可以在线实时调整相位参数,能够分时实现对某一段方向的扫描发射或者多点定向发射。     

数字相控阵雷达发射多波束特性研究

开展了数字相控阵雷达天线发射多波束的基础研究工作：首先阐述了发射多波束的基本工作原理,研制开发了数字相控阵雷达发射同频多波束的测试系统,并对发射多波束工作状态下天线的基本特性（如驻波特性和波瓣特性等）进行了研究和测试,通过实测数据与仿真结果的对比,验证了发射多波束的正确性和可行性,为数字阵列相控阵雷达未来的发展,实现雷达/电子干扰/通讯等同时多功能、共口径提供了技术支持。     

基于软件无线电的智能天线

智能天线是在软件无线电基础上提出的天线设计概念，是数字波束形成（DBF）技术与软件无线电完美结合的产物。本文主要介绍了智能天线基本组成，讨论了智能天线波束形成算法的分类，以及工程实现中的关键技术。     

一种新的数字阵列雷达接收机技术

高速ADC和先进DSP器件的进展使数字波束形成智能天线的实现成为现实。在传统的M单元天线阵系统中，每一单元都有各自的接收通道和ADC，设备量大。文中提出了一种适合于多通道数字阵列雷达接收系统的新型数字接收机结构，其主要思想是基于多个不同信号的带通采样原理实现数字阵列雷达接收机，新接收机结构使IF接收通道和基带采样ADC显著减少，功耗大大降低。阐述了数字阵列接收的数据模型和工作原理，分析了多信号带通采样信号频率和采样率的关系，给出了采样率选取的约束条件。新接收机在降低设备量的同时，还减小了接收系统通道间幅一相不一致性失真。     

A Novel Receiver Architecture for DBF Antenna Array

The developments of the high speed analog to digital converters （ADC） and advanced digital signal processors （DSP） make the smart antenna with digital beamforming （DBF） a reality. In conventional M-elements array antenna system, each element has its own receiving channel and ADCs. In this paper, a novel smart antenna receiver with digital beamforming is proposed. The essential idea is to realize the digital beamforming receiver based on bandpass sampling of multiple distinct intermediate frequency （IF） signals. The proposed system reduces receiver hardware from M IF channels and 2M ADCs to one IF channel and one ADC using a heterodyne radio frequency （RF） circuitry and a multiple bandpass sampling digital receiver. In this scheme, the sampling rate of the ADC is much higher than the summation of the M times of the signal bandwidth. The local oscillator produces different local frequency for each RF channel The receiver architecture is presented in detail, and the simulation of bandpass sampling of multiple signals and digital down conversion to baseband is given. The principle analysis and simulation results indicate the effectiveness of the new proposed receiver.     

考虑互耦影响下的智能天线数字波束赋形

本文分析了阵列单元之间的互耦对智能天线阵列数字波束赋形（DBF）的影响。通过对天线子系统建立等效接收模型，对由理想半波振子组成的8单元圆阵（用于TD-SCDMA系统）进行矩量法（MOM）分析，得到表征单元之间互耦的广义阻抗矩阵，由此得到智能天线的互耦信息及其对天线性能（SINR）的影响。通过数值分析结果与试验的结果与对比可以看出互耦对副瓣电平和智能天线抑制干扰的能力有一定的影响。本文的分析对智能天线的研究具有一定意义。     

数字波束形成技术在智能天线中的应用

研究了波束形成算法在智能天线中的应用,包括直接加权波束形成算法、旁瓣抑制波束形成算法和零点抑制波束形成算法。在研究各种算法的基础上给出了仿真结果,并对比了每一种算法。详细分析了每一种算法的特点及适用条件,为波束形成算法在智能天线中的应用提供了技术参考。     

雷达数字波束形成器的研究与实现

介绍了一个自适应数字波束形成器的原理、组成和实现方法，给出了实验结果，验证了一些关键技术，表明数字波束形成(DBF)技术可提高雷达天线性能。     

地球同步轨道SAR天线约束分析与数字波束形成设计

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的对地观测需求,同时考虑到发射等其他因素的影响,基于GEO SAR天线的面积以及功率约束分析,在一定的系统参数下,设计了一种将数字波束形成(DBF)技术与反射面技术结合起来的天线.该天线在俯仰向采用DBF可以降低系统对于脉宽的限制,从而降低峰值发射功率;在方位向采用DBF可以减小系统实际工作的脉冲重复频率(PRF),增大测绘带宽.该设计方法为未来GEO SAR天线的发展提供了理论参考.     

全空域相控阵测控系统波束形成分析

全空域相控阵测控系统作为下一代地基航天测控系统发展趋势,其系统架构和波束形成等关键技术值得深入研究。介绍了全空域相控阵测控系统实现方案,分析比较了3种备选波束形成方法。在此基础上,对共形球面阵波束形成技术进行了分析与仿真,仿真结果验证了系统波束形成设计思路。     

基于DDS的有源相控阵天线

有源相控阵天线不仅能提高通信系统的性能,而且还能扩充其功能,所以在通信领域的应用越来越广泛.本文介绍一种没有高频移相器的8单元有源相控阵天线系统,它由平面天线阵、数字T/R组件、接收DBF和系统控制分析软件等组成.其基本原理是在发射模式下,利用直接数字合成(DDS)代替传统的高频移相器和衰减器.由于DDS的工作频率比较低,需要通过上变频到系统所需要的工作频率(2.0GHz).在发射模式下,通过控制DDS完成发射波束形成所必需的幅度、相位加权和上变频所必需的本振信号;在接收模式下,则利用DDS技术产生接收信号下变频所必需的本振信号,然后采用DBF技术形成接收波束.文中详细介绍了基于DDS的有源相控阵天线的实现方法和实验结果.通过8单元基于DDS的有源相控阵天线系统的研究,证实了DDS技术在相控阵天线中应用的显著优点和相控阵天线在通信领域具有潜在应用市场.