基于并行遗传算法的Ku波段卫星天线设计

针对一种宽波束、宽带微波Ku波段卫星天线的设计要求,本文采用了并行化遗传算法(GA)和改进的NEC2软件来进行天线综合.所设计的遗传算法并行计算平台由多台微机组成,它们之间的消息传递采用MPI来实现,天线的电磁数值计算采用改进的基于矩量法的NEC2软件完成.宽波束、宽带圆极化天线可以应用于空间广播通信等领域,使用传统手...     

双组引向八木天线的设计

本文给出了一种新型水平极化宽波束八木天线的设计.首先优化单排引向器八木天线,然后,利用引向机理,给出呈一定夹角的双组引向器八木天线结构,实现更宽的E面宽波束.用矩量法进行模拟并进行实物测试,验证了设计的正确性.     

共形球面天线阵列的宽凹陷波束赋形与凹陷测量技术

针对干扰方向在某个角度区域内不能精确估计的工程实际问题,可应用宽凹陷波束赋形技术提高信噪比。根据共形球面天线阵列的阵元位置分布,提出了一种适用的宽凹陷波束赋形和凹陷宽度计算机测量技术。建立了该优化问题的适应度函数模型并应用遗传算法优化设计了赋形波束,仿真结果论证了遗传算法进行波束赋形和测量的有效性和稳健性,并拟订了波束凹陷宽度的计算机测量系统。     

改进的混合下降法在麦克风阵列设计中的应用

在波束形成器设计中,由于麦克风阵列定位优化过程中的非凸性问题,传统的局部搜索技术可能不会产生最优的结果。为了解决这一问题,提出了一种联合遗传算法和梯度方法的混合下降法。通过使用梯度方法在启动点附近迅速找到最优解决方案,同时利用遗传算法避免了局部最小化,从而促进寻找更好的波束形成器设计的最优位置。实验结果表明,与其他几种常用的定位方法相比,使用混合下降方法确定的位置所设计出的波束形成器性能更好。     

毫米波通信中一种优化的波束搜索算法研究

波束形成技术成为毫米波无线通信的关键技术之一,其中码本搜索算法成为研究重点.IEEE802.15.3c及IEEE802.1 1ad中提出的均是基于遍历搜索的算法,这类算法随着码本数目的增加,搜索时间将变的难以接受.本文提出一种最优扇区数目波束搜索算法,该算法根据波束级码本数目,求出搜索次数最少的扇区数目,并构造相应的扇区码本,然后先在构造的扇区码本上进行搜索,再进行波束搜索.最优扇区数目波束搜索算法利用最优的扇区数目大大减小的波束搜索复杂度,减小的波束搜素所需时间.理论分析和程序仿均证明了最优扇区数目波束搜索算法的在减少搜索次数方面的有效性.     

基于二级码本的迫零波束成型自适应预编码方案

为了克服基于有限反馈的多用户多输入多输出(MIMO)系统中迫零波束成型(ZFBF)预编码方案反馈量小时性能较差的缺陷,提出一种基于二级码本的ZFBF自适应预编码方案。该方案的码本设计结合了酉矩阵和随机矢量码本,首先在一级码本中搜索最佳的波束成形矢量; 然后在扰动范围内计算最佳波束成形矢量对应的信干噪比(SINR),将其与系统设定的SINR门限值进行比较来决定用户的反馈信息; 最后基站根据用户的反馈信息自适应地改变码本,对用户进行ZFBF预编码。从而简化了用户端的码本搜索过程,并且在用户数较多的情况下用较少的反馈比特数达到较好的性能。仿真结果表明,该方案能够显著降低每用户的平均反馈比特数,以较低的反馈速率获得较好的和容量性能。     

基于宽波束激励的高帧频超声成像方法研究

超声成像的帧频是影响超声成像应用的一个关键因素,成像系统的帧频决定了系统捕捉运动组织的能力,如3D成像、心脏成像、彩色多普勒等。传统超声成像采用延迟聚焦方法可获得较好的图像,但成像帧频较低。目前提高超声成像帧频主要有平面波成像和宽波束激励成像两种方法。平面波成像是通过激励所有阵元同时发射并同时接收超声波,虽在帧频上获得了显著提高,但由于它使用非聚焦技术,分辨率的提高仍然比较有限,特别是当要维持较高帧率而使用较少的扫描角度时,得到的图像质量仍然不高。宽波束成像技术利用多阵元同时发射超声波、远点聚焦、动态实现孔径变迹等方法可极大地提高图像的帧频、均匀性和空间分辨率。文章通过美国 Verasonics公司 V-1数据采集系统采集宽波束数据,进行波束合成建立宽波束超声图像,并与平面波成像和传统聚焦成像技术进行了对比和分析。实验结果表明,相较于平面波成像和传统聚焦成像方法,宽波束成像具有更好的横向分辨率和轴向分辨率,且可获得比传统聚焦方法更高的帧频。     

宽线性波束形成技术综述

在圆信号的假设条件下,传统的线性波束形成技术仅仅利用了天线阵列观测矢量的协方差矩阵。然而,现代通信领域中的很多人工调制信号具有非圆特性,观测矢量不仅存在协方差矩阵,还存在伪协方差矩阵。宽线性波束形成技术是针对非圆信号环境提出的一类新技术,该类技术通过构造一个包含天线阵列观测矢量及其共轭的扩展观测矢量,建立有利于特定方向信号接收的目标函数及约束,推导出相应的扩展权重矢量。同传统线性波束形成技术相比,宽线性波束形成技术对非圆信号的接收性能有了明显提升,近年来,该类技术成为国内外研究热点之一。本文介绍了圆信号和非圆信号定义,给出了阵列模型并介绍了最小方差无畸变响应波束形成,对各种宽线性波束形成算法进行了综述,并对宽线性波束形成技术的下一步研究方向进行了展望。     

小型阵列宽带恒定束宽波束形成器仿真研究

关于优化宽带恒定束宽波束形成,是阵列小型化和对低频宽带信号探测的核心问题.为了研究阵元间距小于四分之一波长的线列阵的宽带恒定束宽波束形成器设计,提出了FIR滤波器的适用于小型传感器阵列的时域恒定束宽波束形成方法,分析了频域和时域宽带波束形成的特点,进行了时域宽带恒定束宽波束形成器的设计.根据最小均方准则,求出了频域子带波束形成加权向量,使工作频带内各子带波束主瓣趋近于期望波束,同时控制工作频带内波束旁瓣响应幅度,波束图主瓣形状设计与期望频率响应FIR滤波器的设计问题都转化为二阶锥规划方法,从而实现工作频带内的恒定主瓣束宽.通过仿真证明,改进方法可使密排阵列在2000Hz ～ 4000Hz工作频段范围内具有恒定束宽的方向特性.     

协作认知无线网络中基于功率分配的安全波束成形

在协作认知网络中,针对次用户作为转发中继时主用户信息容易被窃听的问题,本文提出了一种基于功率分配的安全波束成形设计方法。首先,根据任意转发波束成形功率占比,以次用户的传输速率最大化为优化目标,构建安全波束成形设计联合优化问题。然后,将所述目标优化问题转换为凸优化问题;最后,通过一维搜索转发波束成形功率占比获得全局最优解,完成认知无线网络的安全波束成形设计。仿真分析表明,本文所提方法在保证主用户信息安全的同时可实现次用户的传输速率最大化。     

车载鞭天线电磁特性及耦合度的仿真研究

天线是现代汽车上经常使用的设备之一,研究天线电磁特性受车体影响的情况和多部天线间的干扰情况是十分重要的.文中建立了逼真的汽车模型,利用以有限积分法为基础的CST微波工作室对模型上不同位置的鞭天线电磁特性及多部天线间的耦合度进行了仿真研究,最终通过仿真结果分析出最佳的天线位置.分析过程和所得到的结果可作为汽车电磁兼容研究及车载天线设计的手段和依据.     

分布式系统中的多用户并行调度算法

针对传统调度算法的不足,在多用户分布式天线系统的下行链路中引入并行调度思想,从而在系统吞吐量和公平性能间取得折中。首先将轮询调度算法进行了改进,同时提出一种并行调度算法,每次选择瞬时数据率和平均吞吐量较高的多个用户进行通信。采用优化的匹配算法改进传统穷尽搜索计算量大的缺陷。仿真结果显示与传统的并行调度和改进的并行轮询调度相比,本文算法在保证吞吐量的情况下,公平性有了显著提高。     

基于聚集度控制的PSO算法研究

针对粒子群优化（PSO）算法在处理复杂优化问题时,容易早熟收敛的问题,将比例控制器用于粒子群算法种群聚集度控制．粒子种群可以在任一聚集范围内保持任意时间的搜索,这样能够更好地平衡种群聚集度和搜索精度,从而提高PSO算法处理复杂优化问题的效率．对多零点和低旁瓣约束情况下的阵列天线方向图优化进行仿真实验,结果表明所提算法可在处理复杂优化问题上取得更好的优化效果．     

Rapid analysis and optimization of planar Yagi‐Uda dipole arrays printed on a dielectric substrate

Planar antenna modeling requires a constrained solution space and open boundaries and so is highly computationally intensive. One of the methods used to overcome this is by using method of moments simulation. The method of moments is a highly efficient method of solving wire antenna structures and is commonly used in antenna optimization. A method of transforming a wire antenna structure to a planar antenna structure is presented using a 4‐element Yagi‐Uda antenna designed to resonate at 905 MHz. The wire to planar transformation is based on the circular cross section wire to planar strip, a spacing adjustment based on interelement capacitance, and a length scaling to compensate for the change in effective permittivity. The planar antenna shows slightly improved impedance performance at the resonance [voltage standing wave ratio (VSWR) = 1.39]. This transformation decreased the antenna footprint by 15.11% after conversion for a wire antenna to a planar antenna in air with similar radiation characteristics and on FR4 (1.6 mm thickness), the footprint increased by 52%. The antenna simulation time was reduced from 15 min using finite element method to less than 10 s for one cycle by using the method of moments solver. All antenna properties are essentially unchanged. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE 24:184–190, 2014.     

Dual‐band CPW fed MIMO antenna with polarization diversity and improved gain

A dual‐band MIMO slot antenna with polarization diversity and improved gain is proposed in this article. The antenna is composed of two C‐type back‐to‐back connected slot resonators and offers resonances at 3.5 and 5.2 GHz. This antenna element is further used to design a MIMO antenna. By introducing one U‐shaped slot between two antenna elements, isolation between the ports of this MIMO antenna is improved further. Finally, an artificial magnetic conductor (AMC) is placed below the MIMO antenna to enhance its gain. Gain enhancement of 1.5 and 2.2 dB is achieved at lower and upper band, respectively. S‐parameters, radiation patterns, gain, envelope correlation coefficient, and channel capacity loss are investigated to conclude about its performances in MIMO applications. Dual band dual polarization (circular and linear), improved isolation, polarization diversity (right‐hand circular polarization and left‐hand circular polarization), gain enhancement all are presented in a simple design represents the novelty of the proposed MIMO antenna.     

一种新型弹载干扰天线的仿真与应用

设计高性能弹载干扰天线,军事领域对电子干扰设备提出了更高的要求。尤其对于弹载干扰设备而言,天线性能的优劣成为影响设备效能的关键问题。以传统的全向双锥天线理论为研究基础,结合工程实际需要,提出了一种新型宽频带宽波束定向天线的方案。通过Ansoft HFSS软件的建模仿真和分析,采用一种新型的背腔反射结构形式,极大的改善了天线的电性能和辐射特性。测试结果和仿真结果一致性较好,表明天线具有宽频带、宽波束的定向辐射特性,很好地解决了电子对抗领域干扰天线的工程需求。     

跟踪雷达数字引导系统设计与实现

针对部分跟踪雷达不具备数字引导功能、目标搜索耗时长的问题,结合数字伺服的新技术、新手段,通过研究控制电压接入位置、增加D/A模块和功放电路等,设计出一套跟踪雷达数字引导系统,实现了雷达天线自动、实时跟随引导数据指向目标方向,提高了雷达搜索截获效率,有效解决了上述问题.经过测试和实际应用,该数字引导系统能够实现动态引导、定点引导和匀转速天线控制,在实现数字引导的基础上增加了天线控制方式,使天线转动更加灵活,具有较高的实用价值.     

Generalized Pareto ranking bisection for computationally feasible multiobjective antenna optimization

Multiobjective optimization (MO) allows for obtaining comprehensive information about possible design trade‐offs of a given antenna structure. Yet, executing MO using the most popular class of techniques, population‐based metaheuristics, may be computationally prohibitive when full‐wave EM analysis is utilized for antenna evaluation. In this work, a low‐cost and fully deterministic MO methodology is introduced. The proposed generalized Pareto ranking bisection algorithm permits identifying a set of Pareto optimal sets of parameters representing the best trade‐offs between considered objectives. The subsequent designs are found by iterative partitioning of the intervals connecting previously obtained designs and executing Pareto‐ranking‐based poll search. The initial approximation of the Pareto front found using the bisection procedure is subsequently refined to the level of the high‐fidelity EM model of the antenna at hand using local optimization. The proposed framework overcomes a serious limitation of the original, recently reported, bisection algorithm, which was only capable of considering two objectives. The generalized version proposed here allows for handling any number of design goals. An improved poll search procedure has also been developed and incorporated. Our algorithm has been demonstrated using two examples of UWB monopole antennas with four figures of interest taken into account: structure size, reflection response, total efficiency, and gain variability.     

基于双焦点设计的平面波束扫描透镜天线研究

为了提升平面透镜天线的扫描性能,以实现波束扫描或多波束应用,首先研究设计了单焦点平面透镜天线,针对单焦点平面透镜天线在大角度扫描时增益降低太快的问题,引入了反射阵和传统介质透镜的双焦点设计方法。基于阵列天线合成理论,计算了双焦点透镜天线的辐射特性。采用多层金属孔阵列单元,建模了平面透镜天线模型,仿真对比了单焦点透镜和双焦点透镜天线的扫描辐射特性。结果表明,在扫描范围（0°-27°）内,双焦点透镜天线的最低增益相对于单焦点透镜天线有明显提升,而且大角度扫描方向图形状也有改善,证明了双焦点的设计方法有效提升了平面透镜的扫描性能。     

天线振颤对GMR-1系统波束选择的影响分析及抑制

针对卫星天线振颤的现象,分析了天线振颤对地球同步轨道移动无线接口(GMR-1)系统波束选择性能的影响,并提出了一种抑制这种影响的改进型波束选择算法。改进算法根据移动地面站(MES)与其所在波束中的网关(GS)的距离动态设置滞后余量。利用OPNET软件搭建系统模型进行仿真验证,结果表明:天线振颤对不同地理位置的MES的波束选择过程有不同程度的影响;传统波束选择过程中,波束选择错误次数随滞后余量和天线最大振颤幅度的增加而增加;改进算法能够显著减少波束选择错误次数,有效抑制天线振颤对波束选择性能的影响。