测向天线阵互耦效应分析

天线阵元间的互耦效应将导致天线阵列的电参数和方向性的改变,从而影响测向系统的性能。针对天线阵列各单元之间的互耦现象,提出了利用矩量法精确分析天线阵列各单元上的电流分布,进一步通过互阻抗网络计算法求出测向天线单元的实际激励电压的幅度和相位,进而得到天线的辐射和接收特性。对实际的均匀直线阵列超分辨测向系统中的互耦效应进行了分析,给出了仿真结果,验证了互耦效应对测向性能的影响。     

一种改善天线阵性能的互耦匹配法

提出了一种利用互耦来改善阵列天线驻波特性的方法.利用等效网络法分析了阵列天线的互阻抗和散射矩阵、互耦与天线增益的关系.从而得出在阵列天线的增益保持不变的情况下.增大耦合矩阵中的耦合元素|Smn|(m≠n),则反射系数|Smn|必然下降的结论.由此设计了一种小型化的四元顶部加载的单极子天线阵列.在满足天线方向图设计要求的前提下,通过在天线顶部采用印刷铜线进一步加强单元间的耦合,有效地改善了天线的驻波.     

相控微带天线阵互耦对阵增益的影响分析

本文针对微带天线阵元之间的互耦对功率增益的影响进行研究,以口径耦合微带天线单元构成的七单元直线阵为研究平台,导出相应的计算公式;基于时域有限差分法建立天线模型,进行仿真测试,所得图形和数据,可为相控微带天线阵的快速设计提供参考.     

基于改进互耦系数估计算法的自适应波束形成

阵列信号在实际应用中,常常会面临噪声的干扰,低信噪比(signal noise ratio, SNR)时波束形成器性能会急剧下降.针对该问题,提出一种基于改进互耦系数估计的抗互耦算法的自适应波束形成,即研究信号在不同输入SNR以及不同干扰波达方向(direction of arrival,DOA)估计误差下的互耦系数估计误差;并通过误差分析修正原算法不同SNR下参与估计信号的数目.改进算法改进了导向矢量和期望信号,提高了低SNR下互耦系数估计的准确度,对比分析验证了其在低SNR情况下有更强的抗干扰能力,对互耦现象有着更好的稳健性.     

用MOM-UTD混合方法计算共形天线阵单元间的互耦

采用矩量法(MOM)结合一致性绕射理论(UTD)来计算共形天线阵单元间的互耦。这种混合方法通过UTD来修正MOM中的广义阻抗矩阵将理想导体曲面对天线的影响考虑在内。克服了单独采用这两种方法的缺点。既减少了计算量又达到了一定的精度。计算结果与文献中已有的结果吻合得相当好。     

一种新的互耦条件下宽带信号DOA估计算法

基于一致聚焦和Khatri-Rao子空间的思想,提出了一种新的互耦条件下宽带信号DOA 估计算法。首先,通过在阵列两端设置辅助阵元来补偿各个频率处的互耦效应;接着,对补偿后的协方差矩阵进行一致聚焦操作,并重排成一个高维矩阵;最后,通过搜索Khatri鄄Rao 子空间谱估计出宽带信号的DOA。算法适用于互耦未知的场合,对宽带信号频率谱是否平坦没有要求,且在互耦自由度较小时能够分辨多于阵元数的宽带信号。计算机仿真结果证明了算法的有效性。     

最大似然法测向中的互耦补偿

本文分析了自适应圆阵中阵元间互耦导致最大似然法测向性能下降的机制，提出了一种互耦补偿方法，该方法简便易行，补偿效果良好。     

一种计入互耦的线阵方向图综合方法

本文在前人的基础上,继续对天线阵的综合技术进行了研究,充分利用了经典综合技术成熟、简便的优点以及数值算法快捷、方便等特点,提出了一种简便的天线阵综合方法。具体思想是:首先采用现有的综合算法在不考虑互耦的情况下对天线进行综合,然后再利用本文的算法补偿互耦所造成的影响,从而完成综合。     

对数周期偶极子天线阵的互耦分析

结合1970年Robert H. Kyle提出的对数周期天线间互耦的分析方法和1973年Hyong K Choe、Charles E Smith提出的对数周期天线分析方法分析了对数周期偶极子天线组阵时单元间的互耦,给出了阵中单元考虑互耦与不考虑互耦影响的电流分布、阵中方向图以及驻波比,并用该方法和Feco仿真软件计算了天线阵方向图,二者较好的一致性表明了该算法的正确性,得到了互耦对天线性能影响的结论。     

考虑互耦效应的六边形天线阵方向图综合

该文研究了一种综合正六边形阵列天线方向图的新方法。通过选择多个初始点来抑制非线性最小二乘法局部收敛的缺点,有效地实现了阵列天线的全局优化。根据阵列单元轴向对称分布的特点,通过计算部分单元获得整个阵列天线单元间的散射系数矩阵,降低了互耦的影响。计算结果说明阵列方向图在最小二乘意义上逼近了预先设定的目标方向图。     

相控阵天线的互耦和近场校准

本文在分析相控阵天线近场特性的基础上,根据信号子空间的基本理论,结合模拟退火算法,提出了一种利用近场辅助源估计相控阵天线互耦系数的方法.大量的计算机仿真结果表明,本方法使用校准源少,校准源到天线阵距离近,算法稳健,即使在雷达工作、并且存在其它未知信号时,也能准确估计出天线阵的互耦系数.     

Directions of arrival estimation with planar antenna arrays in the presence of mutual coupling

Directions of arrival (DoAs) estimation of multiple sources using an antenna array is a challenging topic in wireless communication. The DoAs estimation accuracy depends not only on the selected technique and algorithm, but also on the geometrical configuration of the antenna array used during the estimation. In this article the robustness of common planar antenna arrays against unaccounted mutual coupling is examined and their DoAs estimation capabilities are compared and analysed through computer simulations using the well-known MUltiple SIgnal Classification (MUSIC) algorithm. Our analysis is based on an electromagnetic concept to calculate an approximation of the impedance matrices that define the mutual coupling matrix (MCM). Furthermore, a CRB analysis is presented and used as an asymptotic performance benchmark of the studied antenna arrays. The impact of the studied antenna arrays geometry on the MCM structure is also investigated. Simulation results show that the UCCA has more robustness against unaccounted mutual coupling and performs better results than both UCA and URA geometries. The performed simulations confirm also that, although the UCCA achieves better performance under complicated scenarios, the URA shows better asymptotic (CRB) behaviour which promises more accuracy on DoAs estimation.     

互耦补偿后自适应阵列性能的分析

对互耦补偿后的自适应阵列性能作了深入的分析。分析表明,通过对互耦的补偿,自适应阵列能够完全抑制干扰,但是噪声的输出功率随着波束扫描方向的变化而发生变化,导致阵列输出信干噪比（SINR）性能下降。因此,互耦补偿后噪声是影响自适应阵列输出SINR性能的主要因素。仿真结果进一步验证了结论的正确性。     

考虑互耦的切比雪夫线阵天线波束形成

低副瓣是当今电子对抗时代中对雷达天线的必然要求,但由于阵列天线单元间有互耦的影响,实际的天线单元电流分布往往达不到我们设计的要求。本文在介绍切比雪夫线阵的设计公式和互耦的矩量法分析方法的基础上,首先用矩量法精确分析了考虑互耦影响时切比雪夫线阵天线阵元的电流分布,仿真实现了阵元互耦对切比雪夫线阵各阵元电流幅度及相位的影响效果以及互耦对切比雪夫线阵天线波束形成的影响效果,接下来用软件的方式补偿互耦所造成的影响,从而完成了切比雪夫线阵天线波束形成的综合。     

相控阵天线近场幅相校准

介绍了一种相控阵天线近场幅相校准的新方法,它不仅能校准相控阵的通道幅相差异还能对互耦进行校准.并且这种校准方法具有设备量小,稳定可靠的优点,具有广泛的工程适用性.     

多径条件下均匀线阵DOA估计及互耦误差自校正

针对多径信道环境下存在互耦误差的均匀线阵,提出了一种联合波达方向估计及互耦 误差自校正算法。在不改变阵列互耦误差的条件下,首先利用虚拟阵列平移预处理方法,将 相干信源协方差矩阵恢复到满秩。进而利用互耦误差的对称Toeplitz特性,基于子空间原理 构造一代阶函数,采用秩损的方法得到互耦误差条件下的DOA估计及阵列互耦误差。数值仿 真结果表明,该算法具有良好的DOA估计性能与互耦误差自校正性能。     

阵元间互耦对测向性能的影响与分析

用矩量法严格分析了考虑互耦影响下，常用于超分辨测向的各种天线阵阵元的电流分布。然后根据等效网络法，分析了各种常见的天线阵阵元间的互耦以及互耦对一维和二维测向性能的影响，并为实际的天线阵布阵提供了一些技术参考。     

均匀平面阵下的二维DOA估计与互耦自校正

针对存在互耦效应时均匀平面阵的测向鲁棒性问题,提出了一种基于秩损准则的互耦自校正算法。根据对互耦效应的先验知识,提出的算法只需将受互耦扰动的阵列响应在变换域中重新排列,便可在后续处理中屏蔽掉互耦效应的不利影响,同时也避免了现有工作中存在的阵列孔径损失问题。借助秩损估计原理,在变换域中设计了一种巧妙的计算步骤,使得方位估计的降维操作得以实现;并且,后续还可通过特征分解法得到更精确的互耦系数估计,以进行阵列误差自校正。与现有的研究工作相比,所提算法无论是在估计精度,还是在计算效率上均有着显著的性能优势。     

一种均匀线阵互耦和幅相误差校正算法

阵列互耦和幅相误差会严重影响MUSIC算法的测向性能,为此该文基于均匀线阵,给出了一种新的阵列互耦和幅相误差校正算法．文中首先根据阵列协方差矩阵的关系式构造了一种二次代价函数,然后利用理想条件下均匀线阵协方差矩阵具有Toeplitz结构的性质,通过交替迭代的方法对该代价函数进行优化求解,从而估计出了阵列互耦、幅相误差以及理想条件下的协方差矩阵,最后利用MUSIC算法即可得到信源方位的估计值．计算机仿真结果验证了文中算法的有效性．      

三维空间多天线相关性及互耦影响研究

针对三维传播环境下多天线系统空域相关性评估问题,首先将达波信号二维角度谱建模为更为通用的von Mises-Fisher（vMF）分布,并推导了不同阵列流型天线空域相关系数的解析式和近似表达式;然后分析互耦机理及其对接收信号矢量的影响,据此推导了互耦效应下天线空域相关性的闭式表达式,并给出了存在互耦的相关性与无互耦相关性之间的内在关系.仿真结果表明,本文推导的天线相关性表达式与数值计算结果非常吻合.另外,小角度扩展时,考虑互耦效应的天线空域相关曲线围绕着无互耦时的相关性曲线上下波动,且面型阵列具有更好的抗互耦能力.