MUSIC算法在柱面共形天线阵DOA估计中的应用研究

由于柱面共形天线阵所具有的特殊性质,使得其在利用经典MUSIC算法进行DOA估计时,性能会受到较大影响.通过将柱面共形阵划分为多个子阵的方法,可以有效地解决此类问题.仿真结果表明,该方法能应用于柱面共形阵的DOA估计,并容易推广到任意曲面共形阵.     

电小尺寸锥台上双馈圆极化共形微带天线阵设计

在电小尺寸锥台上,设计并实现一款锥台共形水平全向双馈圆极化微带天线阵。该天线的工作频率覆盖GPS L1频点(1.575 GHz)和北斗导航系统B1频点(1.562 GHz)。基于HFSS软件仿真,分析了锥台共形对天线阵单元的S11、轴比和增益等参数带来的影响,通过调整辐射贴片尺寸,减小了锥台共形对天线的影响,改善了圆极化性能,提高了天线的圆极化增益。加工天线阵并进行测试,测试结果表明,该天线阵在1.55～1.60 GHz频段内,S11参数≤-10 dB,在GPS L1频点和北斗B1频点,水平全向增益最大值达到了1.73 dB,1.25 dB,增益不圆度≤2.5 dB,实测结果表明该天线具有良好的水平全向圆极化辐射性能。     

圆柱共形缝隙阵

给出用圆弧弯波导耦合馈电的圆柱共形阵设计原理，重点是弯波导与扇面形直波导列之间的耦合孔列计算。耦合孔列同时控制辐波导的激励强度和补偿由于柱面缝隙射线程长度不等所引的相位差。     

机载柱形共形阵低空风切变风速估计方法

针对机载柱形共形阵气象雷达在探测低空风切变时,有用信号会受到强地杂波影响的问题,提出了一种机载柱形共形阵体制下的低空风切变风速估计方法。该方法首先从柱形共形阵特殊阵列流型引起杂波抑制困难的本质原因出发,利用空域角频率补偿法对各个距离单元的回波数据进行补偿,获得多个独立同分布(Independent and Identically Distributed, IID)的样本后估计杂波协方差矩阵,然后构造适用于低空风切变目标的空时自适应(Space-Time Adaptive Processing, STAP)处理器,在自适应抑制地杂波的同时积累风切变信号,最终实现风场速度的精确估计。仿真结果表明,该方法可有效实现地杂波的抑制并精确地估计风速。     

飞行载体上自适应共形阵的研究

本文应用几何绕射理论对载体散射波进行了分析，考察了在散射波影响下Ａｐｐｌｅｂｕｍ自适应共形阵干扰和调节Ｓ／Ｎ的能力，结果表明，在绝大多数情况下，天线阵具有较好的性能，但是，当天线阵主瓣受载体散射的影响较大时，天线阵调节Ｓ／Ｎ的能力要受到限制，自适应天线的性能变坏。     

一种全空域电扫球面相控阵单脉冲角跟踪方法

针对目前全空域球面相控阵测控系统在过顶跟踪时存在跟踪性能下降的问题,对角跟踪系统进行建模分析,得出了常规角跟踪系统过顶性能下降原因,提出了一种基于三维直角坐标系表示的方向矢量角跟踪方法。该方法通过优化角跟踪系统架构,设计合适的角跟踪环路滤波器参数,能够避免常规角跟踪方法跟踪变量的非线性转化,从而实现对全空域无盲区稳定跟踪。仿真验证显示该方法在全空域均有很好的跟踪性能,具有较好的工程应用价值。     

下一代战斗机雷达有源电扫阵的开发模型

本文概述了一个正在进行研究和开发的方案，其目的在于实现用于战斗机的下一代雷达系统。主要工作是一个含有约１００个有源辐射器的天线阵试验模型的设计、试验和评估，并给出了这部天线阵的结构形式，试验系统和一些初步结果。     

宽带低副瓣共形相控阵天线的设计

给出了柱面共形相控阵天线方向图的理论综合方法，相应的数值计算和优化结果，考虑了公差等因素之后研制出共形相控阵天线的馈电系统，实际的共形阵方向图测量结果表明：在１５％以上的带宽内，方向图的最大融瓣电平低于－３０ｄＢ，最后，讨论了共形相控阵的宽角波束扫描特性，并给出了相应的理论和实测结果。     

宽带低副瓣共形相控阵天线的设计

给出了柱面共形相控在线方向图的理论综合方法，相应的数值计算和优化结果。考虑了公差等之间研制出共形相控在线的馈电系统，实际的共形阵方向图测量结果表明：在１５％艰上的带宽内，方向图的最大副瓣电子低于－３０ｄＢ。最后，讨论了共形相控宽角波束扫描特性，并给出了相应的理论和实测结果。     

全空域球面相控阵波束形成器的优化设计

针对目前全空域球面相控阵测控系统工程应用中波束数量、信号瞬时带宽等数字波束形成器性能和复杂度难以兼顾的问题,分析了常规波束形成方法在基于半球形结构的S频段大型共形天线阵列工程应用中的局限,给出了一种基于子阵划分的宽带数字波束形成器优化设计方法,通过优化幅相和时延补偿方式,使算法不受子阵尺寸限制,工程实现复杂度较低。系统建模和仿真验证表明该方法可以获得良好的瞬时带宽性能,具有较好的工程应用价值。     

共形阵列天线MUSIC算法性能分析

该文在建立了三维共形天线阵列流形的数学模型基础上,将经典高分辨波达方向(DOA)估计方法多重信号分类(MUSIC)算法移植到共形阵列天线中;详细分析推导了MUSIC算法在共形阵列天线 (锥面阵列、柱面阵列、球面阵列)中的估计方差、克拉美-罗界(CRB);通过计算机仿真试验对比MUSIC算法在面阵(均匀线阵、均匀圆阵)与共形阵列中的性能函数以及估计方差,给出了MUSIC 算法在不同阵列形式中DOA估计性能的评估与比较,仿真结果显示MUSIC算法在不同阵列形式中的估计性能均随阵元个数以及信噪比的增加而变好,验证了理论分析的正确性。     

共形球面阵的分析及其方向图综合

为了实现空中平台波束覆盖范围的需求,引用了共形球面天线阵。它的波束覆盖范围可以达到? 90°的空间范围。 本文首先对球面阵的辐射方向图进行分析,分析了球面阵阵因子,其次介绍了自适应波束形成理论。并通过自适应算法 得到各阵单元间的幅度和相位的加权因子。     

一种双圆极化半球面相控阵天线的优化设计

针对全空域多目标通信的应用需求,设计了一种具有32阵元的双圆极化半球面相控阵天线。为满足低仰角目标通信需求,采用半球加圆柱的布阵方式,通过详细对比分析三种不同阵元排布方式下的天线性能,确定最优的布阵方式。仿真结果表明,该天线从0°~102.5°扫描过程中,天线增益大于13.3 dBi,增益波动小于2.5 dB。该相控阵天线能够适用于全空域多目标通信的场合。     

弹体上S波段微带共形天线阵

详细论述了弹体微带共形天线阵的设计方法及其工程应用。依据此工程近似方法，研制了一副Ｓ波段１６单元微带天线共形阵，并给出了实测结果。     

非规则曲面共形阵列的优化设计

该文对一个共形在非规则曲面上的H形微带阵列进行了优化及设计。采用自适应混合遗传算法对此共形阵列的辐射方向图进行了优化设计。优化后的辐射方向图在水平方向几乎达到了全向辐射,俯仰面方向图集中辐射在水平方向。最后考虑到相位误差,对优化结果进行了误差分析。结果表明,该文所提出的优化算法对于非规则曲面上共形阵列的设计是有效和可行的。     

共形阵列幅相误差校正快速算法

基于子空间的联合迭代算法可以实现对空间信源方位和阵列幅相误差参数的联合估计。当对共形阵列进行幅相误差校正时,由于其空域导向矢量不具有Vander monde结构,导致快速高分辨空间谱估计方法无法直接应用,而利用2维谱峰搜索实现空间方位估计的运算量较大,限制了算法在共形阵列上的应用。针对此问题,该文提出一种借助虚拟阵列实现共形阵列幅相误差校正的新方法。该方法利用虚拟阵列的特殊结构快速实现对信源的DOA估计,省去了谱峰搜索过程,因而运算复杂度低,便于工程实现。理论分析和仿真结果验证了所提算法的有效性,可为共形阵列的工程应用提供参考。     

柱面共形波导裂缝天线阵列设计

介绍了Ku 波段波导裂缝共形阵列天线,通过控制辐射缝的位置补偿天线柱面共形引入的空间相位差,实现共形天线的有效辐射,分析了辐射缝的位置补偿导致的周期性副瓣。