一种改进的自适应波束形成技术研究

在阵列信号处理过程中,有限次快拍采样会使得到的自适应波束出现畸变的问题,此时,采用幅度加权来抑制副瓣的效果也不太理想。文中将分析一种基于协方差矩阵非线性变换的自适应波束形成技术,对接收数据协方差矩阵进行非线性变换,然后采用Capon法形成自适应波束。通过仿真,表明该方法具有良好的波束保形能力,信干噪比损失较小,波束经幅度加权后,副瓣高度可降低约10dB。     

宽带相干源强干扰下波束形成的新方法

相干信号子空间处理方法(CSM)是一种通过构造聚焦矩阵来进行相干源波束形成的方法。在自适应波束形成技术抑制干扰问题中,存在主瓣干扰时,副瓣电平增高、主波束变形且峰值偏移。本文基于一致聚焦的概念,利用一种可用于任意阵列的完全聚焦的方法,从而改善了DBF的估计精度,并且先在数据域实施干扰相消处理,再进行波束形成。该方法可以有效解决副瓣电平增高问题,仿真结果验证了该方法的有效性。     

线阵数字波束形成技术

在自适应数字波束形成应用于抗干扰之前通常采用低副瓣技术克服干扰对接收机性能的影响,常用的低副瓣方法有幅度加权和唯相位加权。唯相位加权降副瓣方法的工程实现比较容易,通过控制移相器即可实现。研究了唯相位降副瓣的方法,并给出了仿真结果,然后在此基础上进行了自适应数字波束形成。仿真结果表明低副瓣和自适应数字波束形成相结合可以达到很好的抗干扰效果。     

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。     

天线阵微波和数字波束形成的联合结构与算法

研究了一种适用于平面天线阵的数控微波相移波束形成和数字波束形成的联合结构与算法,并对其进行仿真、测试。这种结构由微波硬件、数字控制硬件和数字信号处理器组成,其中数控微波相移系统采用了开关控制移相设计,射频信号通过微波移相系统完成俯仰面微波波束合成,经过下变频后在中频数字化,然后采用基于FPGA和DSP的数字波束形成自适应算法进行来波的方位角估计和水平波束合成。讨论了联合结构、数学模型、测向原理和波束形成。通过具体的设计和仿真验证结构和算法。仿真和测试表明移相误差小于0.7°,副瓣电平低于-14dB。     

MIMO系统的波束成形技术与开关算法结合的性能分析

提出了一种在多用户情况下多输入多输出系统用开关算法结合波束成形技术的方法.对3种波束成形技术的方案研究表明,波束成形的处理过程时开关算法的判决准则有重要影响.从仿真结果可以看到,空时分组码的自适应波束成形算法与开关算法结合时在误码率为10-2时,信噪比比迫零算法结合和奇异值分解算法结合时分别提高7dB和8 dB左右.     

自适应和差波束形成与单脉冲测角研究

和差单脉冲测角是雷达中常用的测角技术,但是当存在外界强副瓣干扰时需要采用自适应和、差波束形成抑制干扰,然后进行和差单脉冲测角.文中首先讨论了自适应和差波束的增益和抗干扰性能,指出自适应和差波束通过在方向图干扰方向置零来抑制干扰,和波束在波束指向上取得相干积累增益,而差波束在波束指向上的响应为零.然后对自适应和差波束的波束比进行分析,发现理想情况下自适应和差波束的波束比与静态和差波束的波束比近似相同,仿真实例验证了这一点.     

子阵级和差及辅助波束联合自适应单脉冲方法

数字阵列雷达在每一个阵元后有一个接收通道,若采用全自适应处理,则计算复杂度高,难以满足实时性需求。因此,对于实际的系统往往要采用降维自适应阵列处理去解决以上问题。鉴于此,提出一种子阵级和差及辅助波束联合自适应单脉冲算法。该方法基于子阵降维情况下,利用子阵合成的高增益差波束以及若干子阵合成的指向若干副瓣干扰(SLJ)方向的辅助波束来对消主副瓣干扰。理论分析和仿真结果均表明,该方法不仅在有效抑制主副瓣干扰的同时保证了高精度的单脉冲测角能力,并且进行子阵降维处理解决了相控阵体制雷达阵元数繁多所带来的问题,便于工程实现。     

一种基于数字波束形成的副瓣对消新技术

提出了一种基于数字波束形成 (DBF)技术进行副瓣对消的新方法。与传统的天线副瓣对消相比 ,该方法采用的对消函数与副瓣拟合得较好 ,因而对消剩余较小 ,而且无需大量的计算即可自适应地形成零点 ,能很好地抑制从副瓣进入雷达系统的干扰。     

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。     

Development of a 45 GHz multiple-beam antenna for militarysatellite communications

Design and experimental results of a wide-angle coverage 45 GHz multiple-beam antenna for military satellite communications are presented in this paper. The high-gain spot beams with low sidelobe levels and efficient adjacent beam overlap are generated by employing an offset parabolic reflector with overlapping feed clusters. The beam shape can be adapted to cancel either single- or multiple-jammers by varying excitations within the feed cluster corresponding to the beam. Development of antenna components including Potter horn, polarizer, phase-amplitude controller, and beamforming network is discussed. Measured results of the demonstration antenna have shown that sidelobe and crosspolar levels of better than -25 dB are achieved for beams scanned over an eight-degree diameter circular coverage region. The adapted patterns of the antenna agree well with the computations, and null depths of better than 30 dB have been realized over a 4.5% bandwidth     

A low sidelobe asymmetric beam antenna for high altitude platform communications

In a communications network served by a high altitude platform, the antenna beams illuminating each cell require minimized sidelobe powers. Asymmetric beams are advantageous so that cell footprints remain circular. At millimeter wavelengths a lens antenna can have the desired properties. We have chosen a 6 km diameter cell at 32/spl deg/ elevation angle and shown how the required beam asymmetry can be implemented using an optimized polynomial for describing the lens profile. The measured average sidelobe level is below -42 dB.     

基于双基线比相测角的收发阵列天线设计

根据双基线比相测角的原理,规划出一条短基线与一条较长基线,经过仿真优化确定出三个接收天线之间的间距,最终设计出一款应用于24 GHz汽车防撞雷达且结构较为紧凑的一发三收的微带阵列天线。采用该收发天线进行测角,既可保证最大无模糊测角的范围,也可提高测角的精度。通过采用基于道尔夫-切比雪夫算法加权的串并联混合馈电网络,使该收发天线实现了高增益、低副瓣的特性。最终,对该一发三收天线进行了实物加工。根据实测结果可知:在中心频率24. 125 GHz处,该10×4 元发射天线与10×2 元接收天线的增益分别为23. 1 dB与19. 3 dB,方位面副瓣电平均小于-20 dB,并且方位面3 dB波束宽度均为8. 4°,满足设计需求。     

W波段双极化单脉冲天线设计

为了探测目标的极化特性,研制了工作在W波段的双极化单脉冲卡塞格伦天线.天线由主反射面、副反射面、馈源喇叭、正交模耦合器及和差器组成.天线主反射面口径为137 mm,馈源为五喇叭形式,正交模耦合器采用渐变波导匹配方案,和差器通过平面型定向耦合结构实现.通过将馈源喇叭、正交模耦合器及和差器集成设计,减小了连接损耗,压缩了天线纵向尺寸.测试结果表明,天线驻波带宽约3. 7 GHz,极化隔离度优于35 dB,和波束增益大于37. 9 dBi,副瓣电平优于-15 dB,差波束零深优于-25 dB.天线在W波段实现了较好地双极化单脉冲性能.     

低副瓣多波束Rotman透镜天线设计

设计了一个工作于Ka频段的16波束H面波导结构低副瓣多波束Rotman透镜天线.各相邻波束间隔小于半功率波束宽度.采用相邻波束副瓣对消的原理实现了降低副瓣目的.实测结果表明,与未采取对消的天线相比,天线副瓣电平平均降低了10 dB.给出了H面喇叭激励下透镜内电磁场计算公式及阵列轮廓的截获损耗.螺钉移相器的应用缩小了透镜...     

一种Ku波段混合馈电频扫天线阵设计

研制了一种俯仰向波束固定,方位向频扫的Ku波段频扫平面天线阵.采用双层微带结构获得带宽约18%的宽带微带贴片天线作为阵列单元.天线阵俯仰向采用微带功分器及该种天线单元组成线阵.方位向为实现波束较大范围的频扫能力, 并提高天线阵的工作效率采用波导慢波线缝隙与线阵微带线电磁耦合结构进行馈电.在采用HFSS软件完成仿真设计的基础上,加工并测试了一套12×40规模的天线阵,结果表明该天线阵在工作频段内驻波比优于1.5,波束扫描范围大于80, 副瓣电平优于-20 dB,除中心频点外,增益大于26.5 dB.     

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.     

K波段低副瓣波导缝隙驻波阵设计

本文设计了一种 K 频段低副瓣波导缝隙驻波阵天线,给出了实现低副瓣的方法。设计副瓣电平为-27dB,缝隙幅度分布按-30dB 泰勒分布计算,结合高频仿真软件 Ansoft HFSS 对各缝隙归一化导纳进行计算,建立仿真模型并优化天线各参数。依据设计结果加工实物并测试其方向图及增益。测试结果表明,该天线在工作频带内波束宽度约 3°,副瓣电平小于-27dB,工作频带内增益大于 30.8dB,仿真结果与实测结果相符,设计满足指标要求。     

高效率低旁瓣天线口面场分布函数研究

在赋形双反射面天线中,口面场分布函数对天线电气性能起到至关重要的作用。口面场分布函数妆接影响天线的增益和近角旁瓣。在传统卫星通信地面站中,要求天线第一旁瓣电平在-14dB以下,口面利用率在90%左右,而射电天文望远镜要求天线第一旁瓣电平小于-20dB,口面利用率要求在85%以上。研究并给出了一种整个口面能量均匀分布而外边缘低锥销的口面场分布函数,可以满足高增益,低旁瓣的要求。     

Conformal four-beam antenna arrays with reduced sidelobes

Investigations on sidelobe reduction in multibeam conformal antenna arrays are presented. The recently presented concept of sidelobe reduction in planar multibeam antenna arrays in conjunction with the phase compensation technique has been applied for the design of reduced sidelobe multibeam conformal antenna arrays. Six- and eight-element antenna arrays fed by modified Butler matrices have been investigated and minimum radii have been found for which the sidelobe level is comparable to the respective planar multibeam arrays. A novel fully integrated six-element four-beam antenna array has been successfully designed in which sidelobes equal -14 dB for all four beams have been achieved.