基于时间调制的单通道多基线相位干涉仪测向

基于时间调制理论,提出了一种单通道框架下的多基线相位干涉仪测向方法,其克服了传统相位干涉需要多个射频通道带来的系统复杂度高以及通道幅相不一致性问题.所提方法利用单刀多掷开关周期性接通多基线相位干涉的各天线单元,并从接收信号产生的谐波特征中同时估计多组基线产生的相位差.首先分析传统多基线相位干涉仪测向存在的局限性,然后提出基于时间调制的单通道多基线相位测量方法,最后结合2～8GHz宽带测向需求,设计四基线相位干涉仪并进行仿真.仿真结果显示,在2～8 GHz范围内,测向误差能达到0.1°以内,证明了本文方法的有效性.     

基于全相位FFT的稳健型时间调制阵列测向

基于谐波特征分析的时间调制阵列测向方法的正确性与精度严重依赖接收谐波的估计精度. 传统的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)或快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)在估计谐波的幅相时,由于信号频率通常偏离采样频率的整数倍,会形成栅栏效应,从而引起基于谐波特征分析的时间调制阵列测向的精度降低甚至失效. 针对该问题,本文将全相位FFT引入二单元时间调制阵列接收谐波的分析中,通过提升谐波幅相估计的鲁棒性来提升时间调制阵列测向方法的稳健性. 仿真结果表明,当信号的载频为频谱分辨率的任意小数倍时,提出的全相位FFT时间调制阵列测向方法均能正确测向,且随着信噪比的增加,测向均方根误差收敛至0. 本文工作提升了基于谐波特征分析的单通道时间调制阵列测向方法的稳定性。     

零中频接收数字阵列镜像抑制的性能分析与方法

为了解决零中频接收数字阵列波束合成的镜像抑制问题,从推导单通道零中频接收模型出发,首先给出了零中频接收数字阵列的数学模型,然后对同时存在通道间幅相误差、通道内I/Q不平衡误差时的阵列波束图、波束合成的镜像抑制性能进行理论分析。依据分析结果,阵列各通道引入随机辅助相位,提出了一种无需对通道内I/Q不平衡误差进行测量、波束合成输出镜像抑制比与阵元个数有关、适合于大规模数字阵列的波束合成镜像抑制方法。仿真实验验证了本文理论分析和所提方法的正确性。     

阵列单通道轮采式快速高精度定位算法

基于随机理论和多级维纳滤波(MSWF)思想,提出了一种均匀圆阵列单通道快速高精度测向定位算法。该算法只用一个接收通道,与多接收通道相比,在系统成本和复杂性方面具有显著的优势,并且避免了通道间幅相不一致导致算法性能下降的问题。该算法无需对阵列接收矩阵进行特征分解,减轻了星上处理器的运算负担,星上高精度测向定位的实时性得到保证。仿真实验验证了该算法的可行性和有效性。     

多波束测向设备的自动测试方法

本文研究了多波束测向体制设备的自动测试方法,分析了影响多波束测向的因素,设计了对多波束通道一致性和测向性能的自动测试、调试系统,该自动测试、调试系统能快速、准确地测出通道一致性及测向误差精度,找出匹配不好的通道及频段,减少了多波束测向的调试工作,节约了人力,缩短了生产周期。在装备生产的过程中,该自动测试系统得到了重要的应用。     

阵列误差下的多输入多输出雷达测向技术

针对多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达收发阵列同时存在阵元互耦效应和幅相误差时目标测向性能下降的问题,提出了一种基于Capon波束形成的测向算法.该方法利用Toeplitz特性降低了参数空间维数,并结合Kronecker积特性将发射和接收阵列的阵列误差去耦合,从而对收发阵列误差进行迭代补偿,最终获得目标方位角的估计.仿真结果验证了所提算法的有效性和可行性.     

多波束测向设备的自动测试方法

本文研究了多波束测向体制设备的自动测试方法，分析了影响多波束测向的因素，设计了对多波束通道一致性和测向性能的自动测试、调试系统，该自动测试、调试系统能快速、准确地测出通道一致性及测向误差精度，找出匹配不好的通道及频段，减少了多波束测向的调试工作，节约了人力，缩短了生产周期。在装备生产的过程中，该自动测试系统得到了重要的应用。     

基于宽带恒定束宽波束输出的卫星导航干扰源方位估计方法

针对卫星导航宽带压制式干扰信号,提出了一种基于宽带恒定束宽波束输出的卫星导航干扰源方位估计方法。首先对抗干扰天线阵列接收到的宽带压制式干扰信号做恒定束宽波束形成,然后采用三波束比幅法获得信号的入射方向估计值。本文方法改善了由宽带信号通过常规宽带波束形成系统所产生的信号失真而引入的测向误差。计算机仿真结果验证了本文方法的有效性和实用性。     

单通道干涉仪测向方法仿真研究

干涉仪是电子侦察设备常用的测向方式,传统的干涉仪大多采用多接收通道架构,设备复杂,通道误差对测向结果影响大.提出的单通道干涉仪采用单个接收通道实现对辐射源的精确测向,通过仿真分析验证了测向的正确性以及稳定性,可应用于对体积、成本要求较高的平台.     

阵列多波束雷达的优化设计

针对阵列多波束雷达主要参数的优化设计进行了理论分析,提出了阵列多波束雷达的空域覆盖、接收波束和接收通道的设计原理、误差分析和工程实现,给出了实验系统的实际效能结果及其分析。这对优化雷达系统参数、合理利用雷达资源有一定的工程指导意义。     

FM单通道测向系统设计及实验性能分析

提出了一种基于单通道的阵列测向系统,介绍了其组成及工作原理,分析了系统主要技术参数。将设计实现的FM单通道阵列测向系统进行了实际的外场实验,实验结果表明该测向系统不但保留了阵列信号处理高分辨率的优点,同时克服了多通道系统的硬件量大、造价高及多通道问存在不一致性时性能恶化等诸多不足。最后分析了实验中的各种误差并给出了结论。     

一种宽开高灵敏度雷达侦察技术研究

分析了几种常见的雷达侦察测向体制,介绍了一种基于阵列天线+透镜多波束测向体制的高灵敏度侦察技术,描述了该技术的总体架构、阵列天线、微波接收前端、接收机等的设计,通过仿真计算给出了基于该技术的侦察系统测向精度和灵敏度指标分析.     

阵元切换时间对单通道阵列测向性能的影响

单通道阵列采用单个通道贯续接入各阵元进行采样,与常规阵列相比,单通道阵列减少了硬件成本以及通道幅相特性不一致问题对估计性能的影响,但现有研究均未考虑单通道阵列的阵元切换时间对系统性能的影响。为填补这一空白,首先参照常规阵列,明确了单通道阵列中窄带信号的带宽限制及其与单通道阵列阵元切换时间的关系;再以单通道阵列MUSIC算法为例,同时考虑信号带宽与单通道阵列阵元切换时间对单通道阵列协方差阵特性的影响,从理论上推导了单通道阵列MUSIC算法关于扩展相对带宽的一阶估计误差。最后对单通道阵列MUSIC算法与单通道阵列空间FFT算法在不同阵元切换时间下进行仿真,对两种算法测向误差与阵元切换时间的关系进行分析,验证了理论推导结果的正确性。      

电扫描比幅的无线电测向技术

电扫描多波束比幅测向体制通过比较相邻天线接收通道上的信号幅度来实现测向,可应用于日常无线电测向中.本文介绍了电扫描多波束比幅测向系统的系统组成和测向原理,对影响系统性能的主要因素进行了分析,并对多通道幅度不一致性对测向精度的影响进行了详细仿真分析.     

阵列天线因随机振动引起的测向误差分析及校准

针对阵列天线受舰船甲板低频机械随机振动引发振子位移变化导致的测向误差问题,建立了天线振子随机振动误差模型,仿真分析了天线阵列3个轴向随机振动模式对测角接收信号的影响,提出了一种基于多个接收机在不同位置同时测量的测角误差校正方法.该方法采用最小二乘法得到多个误差校准矢量,通过调用天线波束指向扇区内校准矢量的方法进行误差补偿,解决了低频随机振动模式下阵列天线测角误差的校准问题.该方法已应用到舰载微波着舰引导系统数据解算中.     

一种轻巧型接收数字波束雷达系统的实现

针对数字波束相控阵雷达多通道问题,提出利用多路复用技术实现全数字阵接收多波束相控阵雷达的一种解决方案。天线阵列直接采用高频二相调制,将接收多通道直接模拟合成一路传输处理,基带提取各个天线单元回波数据信号、相位幅度加权,基带实现任意接收数字多波束。该技术突破单通道数字波束相控阵雷达接收技术,使天线体积大幅度减小,雷达系统轻巧,低成本;灵活软件配置阵列,降低调试、测试、工艺、加工复杂难度,有利于雷达综合性能提升。     

一种稳健的四阶累积量ESPRIT测向方法研究

本文提出了一种基于四阶累积量的ESPRIT超分辨阵列测向算法,该算法适用于任意形状排列的空间阵列。通过对误差模型的分析,发现该算法具有稳健性,只要接收通道中任意两个通道能保持一致,该算法就能得到正确的方向估计。计算机模拟验证了该算法的正确性。     

卫星多波束测向技术

对于星载设备,接收信号大多十分微弱,利用多波束馈源阵列可以实现高增益接收,同时比较相邻波束收到信号能量,再结合每个馈源指向,确定出来波信号方向。由于多波束比幅测向技术具有处理简单,测向精度较高等优点,适合于星载测向设备。     

基于改进差分进化算法的时间调制阵列多波束优化形成

提出了一种基于时间调制阵列的数字多波束形成方法。时间调制阵列会产生基波分量和各次谐波分量,通过调整各个单元的控制时序,实现谐波分量的幅度和相位综合,可以在正负第一次谐波处实现期望方向的波束形成。同时采用改进差分进化算法来优化控制时序,进一步降低最大旁瓣电平,实现两个指向不同的数字波束的设计。最后通过与时间调制阵列波束形成和基于基本差分进化算法的时间调制阵列波束形成对比,验证了该算法在数字多波束形成中的可行性和有效性。     

一种用于双通道跳频技术的时间调制阵列系统

基于波束形成理论和时间调制阵列天线理论,围绕着规避噪声、干扰或者多用户情况下非重复的通道,提出了一种适用于跳频技术的时间调制阵列系统,通过控制天线阵列单元的工作状态对信号进行调制.在将第一边带的波束对准于目标方向的同时,在射频端对载频进行迁移,从而达到跳频通信的目的.仿真结果表明:该时间调制阵列系统在较低运算开销下实现了预期波束指向和实时载频迁移.此外,通过利用天线单元控制时序中的未使用间隙,系统被扩展为独立工作的双通道天线系统,并提供了时序冲突时的解决策略和实验证明.