星载多波束相控阵天线等通量覆盖设计

针对低轨卫星码分多址通信体制,为了克服卫星波束大角度扫描带来的远近效应和波束间干扰,提出了等通量覆盖和波束间频率复用方案。针对低轨卫星环境建立合理的天线波束扫描的数学模型,结合子阵分割理论,采用遗传算法对正六边形天线阵列进行综合;通过对多波束相控阵发射天线的唯相综合结果分析表明:天线等通量覆盖、旁瓣、波束指向等指标都符合设计要求,有效验证了算法的正确性。     

低副瓣任意波束直接合成算法研究

在传统阵列天线波束赋形设计中，通过对阵元天线辐射方向图进行幅度相位加权，获得阵列合成方向图.通常阵元激励幅度相位权值的获取，取决于优化算法对目标方向图和阵列合成方向图的对比，通过对阵元激励幅度相位进行大量随机选参后，获得优化结果.由于算法通常是基于相关的阵元方向图，且算法中缺乏副瓣抑制机制，使得方向图合成效率不高且副瓣效果通常不理想.该文设计了一种任意波束直接合成算法.该方法首先在阵元方向图的基础上获得一组互相独立的高增益窄波束（自由基波束），然后基于此波束进行方向图的直接合成，使波束赋形问题统一到基于自由基波束权值运算的范畴内，对波束赋形问题进行了统一，避免了未知参量的随机优选过程，极大提升了阵列天线波束赋形设计的效率.同时在自由基设计的过程中结合了副瓣抑制机制，且这种副瓣抑制机制与波束赋形过程互相独立，使合成波束的副瓣天然地具备了低副瓣的特征.     

基于子阵列的低轨星载多波束相控阵天线的设计与实现

该文针对采用CDMA通信体制的低轨通信卫星,设计了具有等通量覆盖的平面阵列多波束天线,克服了卫星波束大角度扫描带来的边缘问题和远近效应。采用遗传算法对正六边形天线阵列进行综合,结合子阵分割理论,在波束空间和阵元空间进行子阵分割,简化了波束赋形的参量数目,同时还提出了一种波束成形网络复用结构,节省了2/3的资源。最后研制了16波束相控阵发射天线,其平面近场测试结果表明天线各指标都符合设计要求,有效验证了算法的正确性。     

遗传算法在赋形波束阵列天线优化中的应用

本文对遗传算法应用于赋形波束阵列天线优化进行了研究,通过对算法的综合和改进,使赋形波束阵列天线在给定副瓣电平和波束覆盖的条件下,增益得到了明显改善,达到了优化的目的,证实了遗传算法应用于此类问题的可行性和有效性.     

遗传算法在阵列天线赋形波束综合中的应用

基于遗传算法，提出了一种新的阵列天线赋形波束综合方法，在阵列天线单元数，单元间距一定的情况下，对阵列天线单元馈电幅度，相位进行优化选择，使赋形波束达到设计要求，解决了遗传算法在阵列天线赋形波束应用时的关键技术和实现方法，进行了实验例证，获得了优良的赋形波束形状，显示了遗传算法在天线设计中的广泛应用前景。     

基站智能天线多波束合成技术

采用数字波束形成的技术，给出了基站智能天线多波束合成的有效算法。对圆环阵分布的基站天线多波束方向图进行了综合，得到了空间隔离度很好的多个波束，并将副瓣控制在30dB以下，结果令人满意。该方法可用于任意单元构成的不均匀阵列天线，还可用于波束展宽及扇形波束的合成。     

数字波束形成技术的实验研究

阵列天线技术是在复杂电磁环境中提高通信侦察系统效能的一种有效方法，本文从实验角度出发对数字波束的性能进行研究，通过和理论方向图对比证明了基于实际测量的数字波束方法检验自适应波束形成算法的可行性；在此基础上分析了两种自适应零陷算法的效果。     

具有散射对消功能的赋形阵列天线优化

针对阵列天线的隐身问题,提出了一种基于对消式有源隐身的新方法。首先通过粒子群算法（PSO）对阵列天线进行优化综合,分别产生赋形主波束和与阵列天线结构项散射场等幅反相的对消波束,然后根据主波束与对消波束的相对大小将两组激励线性叠加,叠加后的激励能够使得阵列天线在产生赋形主波束的同时生成对消波束,以抵消阵列天线自身的散射。该方法为低RCS阵列天线的设计提供了一种新思路,数值计算结果表明了方法的可行性。     

基于粒子群融合遗传算法的阵列天线方向图综合

<正>基本粒子群算法应用于阵列天线波束赋形时，优化算法容易陷入局部收敛，无法准确获得所需方向图，针对这一问题提出了一种粒子群融合遗传算法的改进优化算法。该算法在基本粒子群算法的基础上，引入了遗传算法中的交叉、变异机制，并结合精英粒子选择策略，增加了粒子种群的多样性，增强了算法的全局寻优能力，有效地提高了算法全局搜索的效率。仿真结果表明，将该方法应用于阵列天线波束赋形时能够得到预期的目标方向图，算法的优化效率高、优化效果好，具有较强的稳健性。     

多径信道中基于盲波束成形的CDMA多用户检测和伪码估计

在分析阵列天线接收的多径CDMA信号的基础上,发掘阵列信号子空间与扩频用户伪码序列的关系,对传统的子空间波束成形器结构做了改进,提出一种新的基于盲波束成形的伪随机码序列盲估计算法。算法采用复独立分量分析法迭代,得到盲波束成形器系数,能在波达方向未知的情况下,估计各个用户的扩频序列。本文同时提出一种基于盲波束形成的异步多径CDMA信号多用户检测算法,可以在未知各个用户扩频码和波达方向的先验知识条件下,完成多径异步CDMA信号的多用户检测。算法由于同时利用了扩频增益和阵列天线分集增益,相比于单天线多用户检测算法性能有所提高。理论分析和仿真结果验证了算法的可行性。      

期望主瓣响应下任意阵方向图综合方法

为实现任意阵列天线的方向图综合,特别是考虑到不同空间指向对阵列方向图的影响,提出自适应原理与凸优化理论相结合的方向图综合法.该方法首先利用自适应原理综合法得到所需阵列方向图的旁瓣特性;而后,选择零度角的方向图主瓣作为期望主瓣;最后,在该期望主瓣响应下,将阵列方向图综合问题转化为二阶锥规划问题.采用凸优化循环迭代算法,完成对非凸优化问题的求解,从而保证方向图在满足期望主瓣响应的同时,使旁瓣特性与自适应方向图综合方法得到的结果最接近.理论分析与仿真结果表明,综合后阵列方向图在不同空间指向上具有与期望主瓣一致的主瓣特性,且其旁瓣也能够很好地保持对动态干扰的抑制特性.     

任意形状旁瓣波束形成技术研究

在自适应零陷形成的基础上,提出了一种自适应加权算法,用于任意阵型阵列构成具有任意形状旁瓣的波束图,并考虑基元方向性对波束图的影响.给出了实现自适应加权算法的三个步骤,预先设定所需旁瓣形状及旁瓣级,采用循环,最终使旁瓣与预设形状吻合.将该算法用于均匀线阵和抛物线阵,均得到期望的结果,并与道夫-切比雪夫加权作了相应比较.研究表明,基元的方向性对该算法波束形成的影响很小,新算法可以消除基元宽带方向性对波束的影响.     

幅值比约束下稀布阵的旁瓣抑制混合算法

针对非均匀稀布圆环阵的旁瓣抑制问题提出了一种基于粒子群算法和二阶锥规划算法的混合算法。该混合算法结合两种算法的优势,将粒子群算法作为全局搜索器进行阵元位置的优化,二阶锥规划算法作为局部搜索器进行阵元权值的优化,能够获取较低的峰值旁瓣电平。该算法同时引入相邻阵元最小间距的约束,优化了算法的搜索空间,提高了寻优效率。最后,考虑到阵列天线系统的可实现性,给出了动态幅值比约束下的混合算法。与粒子群算法和参考文献方法的对比实验结果表明:本文算法可进一步降低稀布圆环阵的旁瓣电平,仿真数据验证了算法的有效性和天线系统的可实现性。     

An extended TOPS algorithm based on incoherent signal subspace method

In this paper, we present an improved algorithm for wideband direction finding of far-field sources impinging on an array with a known arbitrary geometry. This algorithm is based on the test of orthogonality of projected subspaces (TOPS), so that it can be considered as an extension of TOPS algorithm (ETOPS). Due to using more information from several reference frequencies, the performance of the proposed method outperforms that of TOPS with arbitrarily chosen reference frequency, and varies with the number of the reference frequencies used. Although ETOPS needs more computation loads, each TOPS spectrum can be calculated individually. So, it is possible to obtain them at the same time in practice, which makes the proposed algorithm parallelizable easily and further speeds up the processing in practical implementation. Simulation results validate the effectiveness of our method.     

一种稳健的低旁瓣波束形成技术

为了更好地抑制来自非期望方向的信号,波束形成器形成较低的旁瓣以抑制干扰。针对传统的最小方差无畸变响应(MVDR)波束形成器抑制干扰性能不稳健的缺点,提出了一种自适应MVDR波束形成方法。该算法通过对已形成波束图搜索极值点,排序取次大值即最高旁瓣,将其对应方向增加到"零陷"方向组,不断迭代以降低旁瓣级。结合均匀半圆阵所作的计算机仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

一种快速唯相位方向图置零方法

在相控阵雷达中,为了降低雷达信号被敌方侦收设备截获的概率,需要在阵列发射方向图某一角度形成零点。对此,提出一种快速相位加权方向图置零方法。该方法依据零点位置设置虚拟干扰,并构建干扰协方差矩阵;根据最小输出功率准则,建立零点生成数学模型;最后通过单坐标迭代算法求解相位权值。计算机仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

Multiple Emitters Localization by UAV with Nested Linear Array: System Scheme and 2D-DOA Estimation Algorithm

Unmanned Aerial Vehicle(UAV)equipped with uniform linear array has been applied to multiple emitters localization.Meanwhile,nested linear array enables to enhance localization resolution and achieve under-determined Direction of Arrival(DOA)estimation.In this paper,we propose a new system structure for emitters localization that combines the UAV with nested linear array,which is capable of significantly increasing the positioning accuracy of interested targets.Specifically,a localization scheme is designed to obtain the paired two-dimensional DOA(2D-DOA,i.e.azimuth and elevation angles)estimates of emitters by nested linear array with UAV.Furthermore,we propose an improved DOA estimation algorithm for emitters localization that utilizes Discrete Fourier Transform(DFT)method to obtain coarse DOA estimates,subsequently,achieve the fine DOA estimates by sparse representation.The proposed algorithm has lower computational complexity because the coarse DOA estimates enable to shrink the range of over-complete dictionary of sparse representation.In addition,compared to traditional uniform linear array,improved 2D-DOA estimation performance of emitters can be obtained with a nested linear array.Extensive simulation results testify the effectiveness of the proposed method.     

Fast kappa-space sample selection in MRSI with a limited region of support

One of the primary drawbacks in the application of magnetic resonance spectroscopic imaging is the long acquisition times required to obtained the desired resolution. When region of support information is available, the number of phase-encoding steps and thus time can be reduced without loss of information if the kappa-space locations are chosen well. We propose to select locations using a rectangular sampling array that is shifted to various positions in kappa-space to obtain the necessary sampling density. This method allows multiple samples to be selected simultaneously and reduces the computation required to evaluate the selection criterion. We present an efficient forward selection algorithm for optimizing the shift pattern so that the image can be reconstructed as reliably as possible from a periodic nonuniform set of samples. The proposed algorithm has important practical potential in that it can finish the selection in less than half a minute for typical image sizes and can reconstruct the image with fewer samples than regular sampling. With appropriate imaging hardware, this new algorithm makes selective sampling possible in a real-time image acquisition setting.     

一种毫米波干涉仪测向算法

提出了一种毫米波干涉仪二维测向解模糊算法.通过对圆形阵列阵元与参考阵元之间的测量相位差进行一次或多次虚拟变换运算,获得虚拟阵元与参考阵元之间的无模糊相位差.无模糊相位差被用来得到粗略无模糊的波达方向估计,此粗略无模糊的波达方向估计被用来解原阵列阵元和参考阵元的周期性相位模糊.进而获得高精度波达方向估计.仿真实验表明,所提算法在毫米波频率范围内能获得高精度的二维测向结果.     

采用遗传算法的MIMO雷达L型阵列稀布优化

针对多输入多输出（MIMO）雷达阵列稀布导致栅瓣效应的问题,研究了L型阵列方向图综合方法。通过在发射和接收阵列的阵元位置中引入随机扰动,同步优化收发阵列,对MIMO雷达Ｌ型阵列等效构造的虚拟矩形平面阵列进行二维方向图综合,并且对遗传算法的变异算子进行改进,提高全局搜索性,从而有效抑制栅瓣,降低二维合成方向图中方位维和俯仰维的峰值旁瓣电平。仿真实验证明了所提算法的有效性。