均匀线阵阵元缺损对波束方向图影响的分析

当均匀线阵中某些阵元损坏时,该阵元无法接收入射信号,会导致波束形成结果与正常情况出现差别.在不进行加窗处理的情况下,波束方向图变化不大,主瓣幅度稍有减小,主瓣宽度和主副比也略有变化.然而对于锥化波束形成,波瓣的主瓣幅度、主副比和主瓣宽度受到明显影响,且与缺损阵元在线阵中的位置有着肾密的联系,当缺损阵元处于线阵中心时,波瓣性能受到严重影响.讨论了阵元缺损对波束形成的影响,通过比较缺损阵元在不同位置时的锥化波束形成波瓣性能变化,得知阵元离线阵中心越近对波瓣影响越大,因而要优先保证线阵中心阵元完好.     

相控参量阵波束合成设计

针对矩形和圆环形换能器阵列,完成了宽带参量阵信号的波束合成仿真与结果比较分析.仿真结果表明,同等阵元个数N=9、相似阵列边界半径rm=49 mm条件下,矩形阵列差频波波束主瓣-3 dB指向角约为6.3°(圆环阵列约为7.4°),旁瓣几乎被完全抑制(圆环阵列约为主瓣峰值的10％),矩形阵列更利于提高主瓣指向性和抑制旁瓣幅度.针对矩形阵列,该文仿真分析了采用阵元信号延时方法实现参量阵信号波束偏转时的各波束特征,仿真结果显示,偏转后波束存在主瓣峰值点幅值削弱、主瓣峰值点未对准预定方向、主瓣宽度增大等问题.分析表明,以上问题可通过增加阵元数目及增大阵列尺寸进行修正.     

三元组拖线阵声纳宽带最佳阵处理左右舷判别性能的仿真研究

应用三元组的阵元结构和最佳阵处理算法可以解决宽带下左右舷分辨这一现代拖线阵声纳设计的难题。文章首先简介了一种获得三元组拖线阵声纳宽带最佳阵处理垂直指向性图的方法,并阐述了如何基于垂直指向性图进行左右舷分辨。然后在大量仿真基础上,深入探讨了噪声结构、目标方位、阵横滚等诸要素对左右舷判别性能的影响,最后作了规律总结。     

层析SAR系统基线优化设计

自然场景3维影像重构是层析合成孔径雷达(TomoSAR)的重要应用。传统方法在沿高程维进行层析处理时,均通过对等距线阵模型进行加权的方式,以主瓣展宽为代价来抑制方向图旁瓣水平。针对该问题,该文建立一种基于非等距线阵的峰值旁瓣比极小极大优化模型,即在约束主瓣宽度一定的情况下,通过阵元位置的优化配置来获取观测场景视角范围内任意指向的最优旁瓣水平;提出一种目标函数离散栅格化方法,进而采用序列二次规划(SQP)方法并结合差分进化算法特有的全局记忆能力,以获取最优阵元配置方案。对PolSARpro全极化层析SAR仿真数据的处理结果表明该方法能够有效地应用于自然场景的3维影像重构。     

平板裂缝天线子阵形变后的方向图分析

子阵方向图对平板裂缝天线的工作性能有着重要的影响。本文给出了常用的子阵设计方法,并针对可能出现的形变,提出了从单元位移和幅相的变化来分析子阵形变后的方向图的方法,分析结果表明:位移主要对主瓣宽度的影响较大,而幅相的变化主要对副瓣的影响较大。文中讨论、分析了子阵在不同形变情况下的方向图主瓣宽度、副瓣电平等性能,并给出了相应的理论结果和仿真结果。     

基于压缩冗余采样的线阵三维SAR成像方法

线阵三维SAR系统可实现对地面场景的三维成像,是近年来研究的热点,但受载机平台和实际条件的限制,其切航迹向分辨率难以提高。结合三维场景中的目标稀疏特征,提出了一种基于压缩冗余采样的线阵三维SAR超分辨成像方法。相比于匹配滤波成像方法,该方法需要较少的阵元数就可以进行超分辨成像,并且冗余基的采样结构使成像位置更加精确,在抑制旁瓣的同时大大提高了切航迹向的分辨率。仿真实验证明了算法的有效性。     

非均匀阵列天线超分辨测向性能分析

目前应用较多的是均匀线阵智能天线系统,与均匀天线阵相比,非均匀线阵智能天线系统能够使能量传送得更集中,扩大系统的覆盖区域。但是利用非均匀阵进行DOA估计,也容易出现估计模糊。计算机仿真结果表明,16元非均匀阵比16元均匀阵方向图的主瓣更窄、测向分辨率和精度更高。但是非均匀阵对低信噪比比较敏感,在信噪比较低的情况下,非均匀阵在少数特殊方向上会出现估计模糊。除去特殊方向,在相同信噪比条件下非均匀阵的分辨概率更高。     

基于有向阵元的圆形阵列方向图综合

由于圆形阵列方向图所具有的特性,使得圆阵正得到日益广泛应用,但是圆阵方向图却具有相对主瓣 较高的副瓣电平.为此,本文通过引入有向阵元并适当选取其辐射函数有效地解决此类问题.仿真结果表明:有向阵元 对圆阵方向图及自适应零点形成有明显改善作用,但对线阵基本上无作用.     

基于不等距线阵综合的MIMO无线通信系统的优化与分析

MIMO技术可以被看作是智能天线技术的一种扩展，然而在使用等距线阵的情况下，MIMO技术难以继承智能天线的主要功能。针对此问题，文中提出了一种基于不等距线阵综合的Rayleigh平坦衰落信道下的MIMO无线通信系统的优化方案．仿真实验表明，与文献【3】的结果相比这种方案能在继承智能天线对空间信号的分辨能力的同时，使系统获得尽可能大的通信容量。     

平凹柱面换能器线阵声场研究

提出了一种用平凹柱面换能器作为阵元的新型一维超声线阵.将平凹柱面换能器线形排列构成线阵,建立阵元及线阵的声场分布的数值模型,对其声场分布受线阵参数的影响和对线阵声束的控制进行了研究,并对其声场进行了数值模拟.研究表明,可用平凹柱面换能器作为阵元构成线阵,线阵的指向性在阵元的长度方向上受阵元长度影响,在宽度方向上可通过调节线阵的参数实现,线阵声场在对阵元不加相控的情况下表现出聚焦特性,且其声束辐射方向及其焦点位置可通过阵元激励相位进行控制.在对检测深度变化较小的情况下,这种线阵可用来进行无损检测.     

基于SVM数字波束形成的阵列天线结构对比

引用了阵列结构参数ρ,通过把SVM数字波束形成算法应用到CDMA系统中对阵列结构参数ρ进行研究,分别得出了直线阵和圆形阵的阵列结构参数的最佳取值范围;取阵列结构参数的最佳值,确定直线阵和圆形阵的结构;在此基础上分别研究直线阵列、圆形阵列在不过载和过载情况下的性能,得出了不论在不过载和过载的情况下直线阵和圆形阵都能准确接收期望信号,但当干扰信号和期望信号夹角较小及干扰信号之间夹角较小的情况下圆形阵列不能识别出所有的干扰信号,而直线阵可以准确识别干扰信号并对其零陷;而当干扰信号和期望信号夹角较大及干扰信号之间夹角较大的情况下圆形阵列能准确识别出所有的干扰信号,并对其零陷,而直线虽然也能准确接收期望信号但不能准确识别出所有干扰信号。     

天线阵列的波束赋形仿真

仿真了基于均匀线阵和圆阵的波束赋形技术,波束赋形使用线性约束最小方差准则,仿真结果表明,波束赋形能使天线主波束对准期望用户,低增益旁瓣或零陷对准干扰信号,达到有效利用有用信号抑制干扰信号的目的。     

基于FFT的阵列方向图快速计算

分析了等距线阵方向图与傅立叶变换的一致性,用FFT算法进行阵列方向图快速计算。通过严格的数学推导,揭示变换序列与可见空间的关系,讨论了不同单元间距情况下的处理方法。文中结合实例,阐述了FFT算法在阵列方向图计算中的应用技巧,如扫描处理方法、指向分辨精度和边缘数据点估计,并指出用FFT算法计算阵列方向图其运算速度可提高一个数量级以上。     

单极化线形智能天线阵小型化技术研究

智能天线可以显著地提高移动通信系统的整体性能,然而,受施工、选址及环保等因素的限制,基站端智能天线采用小型化设计已成为一种趋势。设计了一款8单元(8通道)单极化线形智能天线阵。借助仿真软件,分析了单元间距对天线阵性能及小型化的影响。研究结果表明,在满足设计指标的前提下,单元间距为45 mm的紧凑型等间距线形智能天线阵的增益下降3 dB,半功率主瓣宽度增加了9,横向电尺寸减少31.11%。采用非等间距可以使智能天线阵的第一副瓣电平降低5～7 dB,横向电尺寸减少9.18%～20%。     

阵列方向图综合的一些方法

介绍了几种常用的阵列方向图综合方法。切比雪夫阵列在指定的副瓣电平下主瓣宽度最窄,在指定的主瓣宽度下副瓣电平最低;相位控制技术通过控制阵列各单元的相位实现波束的指向变化;最后介绍了遗传算法并利用遗传算法优化了8元线阵,将其相对副瓣电平抑制到了-50dB。     

一款具有稳定扫描波束分辨率的宽视角相控阵天线北大核心CSCD

基于自适应稀疏阵的结构,提出了一种具有宽视角与稳定扫描波束分辨率性能的相控阵天线。阵列单元是可以在相同谐振频率下实现TM;和TM;两种模式共同工作的单激励圆环贴片天线,其具有140°的半功率波束宽度,这种宽波束辐射效果能够较好地拓展相控阵天线的扫描范围。基于此单元构建了一个35元线阵,对其波束扫描分析发现在限定增益波动小于2 dB的条件下阵列扫描范围可以达到-70°~+70°,但主瓣波束宽度随着扫描角度的增加而增大。为解决这个问题,引入了自适应稀疏阵的概念,并采用基于互耦补偿矩阵的迭代快速傅里叶变换(Iterative Fast Fourier Transform,IFFT)技术进行自适应稀疏阵的优化设计。结果表明,所提出的基于自适应稀疏阵结构的35单元相控阵天线在-60°~+60°扫描范围内增益波动始终小于1.5 dB,波束宽度波动小于1°,且峰值旁瓣电平基本保持在-20 dB以下。相较于均匀周期阵列,所提出的自适应稀疏相控阵天线能够在实现低旁瓣宽视角扫描的同时,有效提高天线在宽角度范围内扫描波束分辨率的稳定性。     

基于线性相控阵的金属损伤定量监测仿真研究

基于超声相控阵的偏转理论,研究了阵元间隔、阵元数目和偏转角度对合成波束指向性的影响,最终确定了线性相控阵的模型参数。进一步采用线性相控阵偏转波束对金属板中裂纹型损伤进行监测,实现了裂纹中心位置、裂纹空间方向和裂纹长度的准确监测,且其监测结果的相对误差均在5%以内。仿真监测结果表明,线性相控阵可对金属板损伤进行准确定量监测。     

线元天线阵列传输特性实验研究

用脉冲电源产生亚纳秒高斯电脉冲给线元天线馈电,测试线元天线轴线能量的传输特性。实验结果表明,在相同轴线距离处,线元阵列天线轴线能量与单元天线轴线能量之比正比于天线阵列阵元数的平方;阵列天线轴线能量具有慢衰减传输特性;对线元阵列天线不同行、列作适当馈电延迟,可实现辐射电磁波束的空间扫描。所有实验结果在误差范围内与理论计算结果符合。     

椭圆形阵列天线的方向特性研究

对椭圆形阵列天线的方向特性进行了研究,证明了直线阵和圆环阵是椭圆形阵的特例。给出了椭圆形天线阵及在椭圆的中心和两个焦点上分别或同时加上一个阵元的情形下天线阵的方向性函数,并绘制了相应的方向性图,仿真计算结果表明在椭圆的中心和焦点处加上阵元可有效地降低副瓣,同时又不增加阵列的孔径。     

相控阵天线的设计与FDTD分析

基于工作频率在1.79 GHz的微带天线,首先研究了移相器的设计方法,然后利用两种不同方法实现的移相器,分别设计出了相控阵天线。通过FDTD进行建模和仿真实验,计算了相控阵天线在不同扫描角的远场辐射方向图,分析了实验误差,得出了结论,所设计的相控阵天线结构简约,主瓣尖锐,最大扫描角大于45°。