基于频率分集阵列的波束形成研究

传统的相控阵列通过在每个阵元的输出接入移相器进行波束方向变换,通过调整移相器的相位范围,实现空域的波束扫描。频率分集阵列通过在每一阵元输出引入频率偏差,从而得到与传统相控阵不同的波束特性。文中对频率分集阵列的波束特性进行了详细的分析,提出了频偏相关波束概念,论证了频率分集阵列波束在空/ 时/ 频域扫描的等效性。仿真结果进一步验证了频率分集阵列的波束特性。     

基于二阶锥优化方法的MIMO阵列发射方向图设计

由于MIMO 阵列发射方向图通常是由期望方向图优化出信号协方差矩阵来实现,其方法运算量大且算法性能依赖参数选取等。该文提出利用基于二阶锥优化(second-order cone programs)方法的主瓣宽度约束条件下最低旁瓣波束形成构造出一组较低旁瓣的基波束,在集中式MIMO阵列的任意发射方向图可以由一组基波束合成的基础上,应用线性规划方法快速求解出构成发射方向图的基波束的比例系数。该方法设计的方向图具有更低的旁瓣和更加平滑的主瓣指向,仿真结果证实了方法的有效性。     

平面阵MIMO雷达发射方向图设计方法

针对现有MIMO雷达发射方向图设计方法无法直接推广到平面阵MIMO雷达的问题,在平面阵方向图可以由水平和垂直方向的线阵方向图合成的思想基础上,该文提出一种应用基波束和概率选择方法设计平面阵MIMO雷达发射方向图的方法。该方法首先将期望方向图沿方位角累加,形成1维俯仰角方向图,建立垂直方向线阵的俯仰角基波束集合和该集合元素的概率选择优化模型;其次针对每个俯仰角对应的1维方位角期望方向图,建立水平方向线阵的方位角基波束集合和该集合元素的概率选择优化模型;最后合成2维基波束集合和集合中元素的选择概率,并求得平面阵MIMO雷达的发射方向图和发射信号。该方法中的优化问题都是凸问题,可以求得全局最优解。     

改进的粒子群优化算法用于方向图阵列综合

为了克服粒子群优化算法早熟收敛,本文提出了一种改进的小波变异粒子群优化算法,由于该算法每次迭代时以一定的概率选中粒子进行小波变异扰动,能够克服算法后期易发生早熟收敛和陷入局部最优的缺点。同时将改进的算法应用于天线阵列方向图综合问题中,综合效果好于现有文献。     

基于频率分集阵列的机载雷达距离模糊杂波抑制方法

针对机载预警雷达运动目标存在距离模糊的问题,该文提出一种基于频率分集阵列体制的空时自适应处理(STAP)距离模糊杂波抑制方法。该方法利用频率分集引入的距离维可控自由度,将距离模糊数反映到信号的导向矢量中,通过将不同距离模糊区域的杂波和目标信号在空间频率域实现分离,并在不同的距离模糊区实现杂波抑制。该方法仅在一个脉冲重复频率下即可实现运动目标检测和距离解模糊,大大提高了机载雷达系统的性能。仿真实验验证了该文方法的有效性。     

基于频率分集阵列的多功能一体化波形设计与信号处理方法

频率分集阵(FDA)是在相控阵基础上的一次体制革新,其通过在发射天线阵元间进行频率步进,得到的发射方向图是角度、距离、时间的多维函数,显著提升了波束控制能力与信号处理维度,经过收发联合处理后,可应用于多维参数联合估计、主瓣欺骗式干扰抑制、模糊杂波抑制、高分宽幅成像等方面。该文从系统层面出发,研究基于FDA的多功能一体化波形设计与信号处理方法,重点对其在检测与估计一体化、解模糊与抗干扰一体化、合成孔径雷达(SAR)成像与动目标检测一体化的信号处理新方法进行综述、评述及研究,并对FDA多功能一体化系统的应用前景进行展望。     

集中式MIMO雷达发射方向图快速设计方法

该文提出了任意发射方向图可以由一组基波束合成的思想。基于该思想,先对集中式 MIMO雷达阵列进行切比雪夫幅度加权构造出一组具有较低副瓣的基波束,然后利用线性规划来快速求解出构成方向图的基波束和其比例系数。与已有的半正定二次规划方法相比较,采用线性规划综合出来的发射方向图具有较低的空域副瓣和较小的空域互相关,并且计算时间较快。     

波形分集阵列新体制雷达研究进展与展望

传统雷达存在主瓣欺骗式干扰难抑制、距离模糊杂波难分离等问题。一方面,由于增加了发射维自由度,波形分集阵列新体制的提出改变了雷达获取信息的方式。另一方面,通过灵活的系统设计和信号处理方法,增强了信息提取能力,在抗干扰、检测等方面比传统相控阵、MIMO雷达有明显的性能提升。该文总结了波形分集阵列雷达的国内外最新研究进展,分别从频率、时间和相位调制方式给出阵列分集体制的基本概念,并对波形分集阵列雷达的研究趋势进行了梳理。在现有基础理论和关键技术研究的基础上,验证波形分集阵列在提供目标新信息、增加系统额外可控自由度方面的优势,提升了新体制雷达的多维探测能力。      

现代移动通信中发射分集技术研究

基于发送端多天线系统的发射分集技术是现代移动通信系统中抗信道衰落影响的一项关键技术。全面介绍发射分集技术的概念和实现方式,利用频率、时间、空间、极化、角度、调制等各种无线资源均可实现有效的发射分集方案,并且详细分析了各类典型的发射分集技术的特点和性能,理论分析有助于推广多天线发射分集系统在实际通信系统中的进一步应用。     

基于近邻粒子群优化的阵列天线方向图综合

阵列信号处理是近40年来迅速发展的技术,方向图综合的优化是其重要的问题,粒子群优化技术通过简单的算法可以达到很好的方向图综合效果。近邻粒子群优化算法除了利用粒子本身历史最优位置与全体最优位置外,还利用邻居粒子历史最优位置更新本粒子位置,测试函数测试结果表明,这在一定程度上消除了标准粒子群算法容易收敛到局部最优值的缺点。使用这种改进算法的阵列天线的方向图综合也得到了很好的结果     

基于改进粒子群算法的共形阵列天线综合

共形阵列天线的赋形方向图综合涉及大量的运算,成为现在研究的一大难点,目前对共形阵方向图综合的研究比较少,且所用算法存在理论复杂、耗时长的缺点。文中运用改进粒子群算法对圆环阵、圆柱阵方向图的综合进行了研究,仿真结果表明,改进粒子群算法能够较快地形成期望方向图,证明了该方法的有效性和实用性。     

密度锥削阵FDA雷达方向图特性分析

频率分集阵列（Frequency Diverse Array, FDA）雷达其波束具有时间 距离-角度三维相关性,使其在主瓣干扰抑制、欺骗干扰、真假目标识别等领域有着传统相控阵雷达无法比拟的优势。阵列结构和非线性频控函数设计是实现FDA辐射能量空间聚焦的主要方式。考虑到现有基于一维线阵的研究文献中较少有关于不等间距阵列的特性分析,本文将密度锥削阵与FDA结构相结合,仿真验证了密度锥削阵FDA与相控阵（Phased Array, PA）、一维均匀线性FDA（Uniform Linear Array FDA, ULFDA）、对数FDA（log-FDA）相比的阵列性能优势。同时,仿真分析了密度锥削阵FDA间距递增因子、非线性频控函数设计对其阵列方向图的性能影响。     

数字波束方向图综合技术

数字波束形成技术充分利用了阵列天线所检测到的空间信息,可以获得超分辨率和低副瓣的性能、实现波束扫描和波束赋形等。提出一种基于线性约束最小方差波束形成算法的方向图综合算法,算法通过迭代运算,能够获得需要的方向图形状。算法仿真以降低由24个天线单元组成的均匀圆阵的方向图副瓣为例,通过3次迭代运算,将副瓣电平降至-40dB左右,满足了工程需要,说明算法是有效、可行的。     

一种阵列天线赋形波束综合方法

给出一种基于反离散傅里叶变换阵列天线赋形波束的综合算法,综合后的阵列天线波束形状与预给的波束形状吻合较好,从而达到设计要求。该方法具有计算速度快、计算量小、计算数值稳定性好的优点。是一种阵列天线波束赋形的实用方法。     

圆柱阵二维波束图综合方法研究

圆柱阵通常等效成均匀圆阵进行一维波束图综合,深度方向波束固定且旁瓣级较高。多途效应导致接收基阵处声线弯曲入射,阵增益降低。为了修正圆柱阵的阵增益损失以及提高深度方向的抗干扰性能,在凹槽噪声法的基础上讨论了两种圆柱阵的二维波束图综合方法,即整体二维波束图综合方法和分步二维波束图综合方法。计算机仿真结果表明了两种方法的可行性。     

Performance of Beamspace Transmit Diversity Technique in Two Beam Rayleigh Fading Channels

Many theories of exploiting spatial diversity in wireless communications and more recently space-time coding are results of understanding the spatial channel models for antenna array communication systems. For example, the models for rich scattering environments assume the channel coefficients to be almost independent when the spacing between the antennas is sufficient. This could limit the possibility of extracting direction of the signal propagation with respect to antenna locations (G. Xu et al., IEEE Transactions on Signal Processing, Vol. 42, No. 2, pp. 349–355, 1994). On the other hand, when the scattering is limited to few dominant reflectors, the directions of the signals traveling through the environment can prevail in the channel coefficients. Extracting the propagation direction (beam direction) information from the channel coefficients has been investigated extensively in array signal processing literature. These investigations have led to many algorithms of direction of arrival (DOA) estimation and beamforming. Here, we propose a transmit diversity technique that exploits beam directions in environments with few beam directions. While we present this technique for two-beam Rayleigh fading channels (J.E. Mazo, IEEE Transaction on Communication, Vol. 39, No. 7, pp. 1027–1030, 1991), it can be easily extended to multibeam general fading channels. The proposed method does not require feedback from the receiver.     

稀疏共形阵列天线方向图综合

提出一种基于多任务学习的共形阵列天线稀疏优化方法.该方法在考虑单元方向图的全局旋转变换和单元极化状态差异的情况下,建立了共形阵列天线导向矢量模型,结合多任务学习框架,以均匀分布共形阵列天线同一平面上阵元的方向图作为目标任务进行学习,通过稀疏向量支撑区的识别,将欠定的阵列流形矩阵方程转换为超定的特征矩阵方程进行求解,在实现阵列方向图逼近的前提下,建立了共形阵列天线阵元激励与位置联合稀疏优化的多任务学习模型.通过分块坐标下降法对稀布共形阵列天线多任务学习模型进行求解,实现了共形阵列天线的稀疏优化布阵.理论分析与实验仿真证明,该方法能有效减少共形阵的单元数量,简化共形阵列天线结构,获得与均匀分布的共形阵列天线性能一致的天线方向图,解决了稀疏共形阵列天线方向图综合优化设计难题.