基于海洋回波的雷达阵列通道校准新方法

高频地波雷达(GWR)使用空间谱估计中的多信号分类(MUSIC)算法估计信号到达角时,阵列天线的互耦和接收通道幅相特性的不一致直接影响到达角的分辨率、估计精度和稳定性.本文提出一种基于海洋回波的雷达阵列通道校准方法,综合考虑阵元互耦和通道失配,无需辅助信号源,从实测海洋回波数据中通过最优化的手段,来获取通道幅相补偿信息和信号到达角估计.利用福建龙海雷达站的实测数据进行计算机模拟实验,证明该方法是可行的.     

基于时域特性的并行系统的采样误差估计算法

为了降低并行时间交替采样系统中通道失配误差的 硬性,利用两个标准斜波 信号的时域特性,对斜波信号多次采样,采样点减去偏置误差得到的无偏置采样值,从而求 解采样点的时间误差和增益误差联立方程,计算时间和增益误差。本文算法的采样点数和推导计算量较少,是一种快速而 精确的工程实用算法;并使用Matlab对本文算法进行模拟仿真证明其可行性,并通过Farrow 结构的滤波器对估计所得的通道失配误差进行校正验证,校正后的无杂散动态范围(SFDR,spurious free dynamic range)至少达到50dB。     

通道误差对时频-MUSIC算法性能的影响和校正

提出了修正空间时频分布(STFD)矩阵的到达角(DOA)估计算法,该算法可实现对宽带线性调频信号的DOA估计;分析了通道不一致对算法性能的影响,建立了宽带信号模型的通道误差模型;给出了均匀直线阵列(ULA)情况下通道不一致的无源校正算法,该算法通过先粗测信号DOA,据此将修正STFD矩阵进行变换,变换后矩阵具有Toeplitz结构,通过恢复其Toeplitz结构来实现通道误差校正.     

浅海非高斯噪声下基于变分贝叶斯推断的波达角估计

传统基于高斯统计特性的波达角(DOA)估计方法在高斯背景噪声中可以获得较好的估计性能,然而受脉冲噪声影响的浅海环境噪声不再服从高斯分布,若直接利用传统波达角估计方法会引入较大误差。为提升非高斯噪声环境下的波达角估计性能,该文提出一种浅海非高斯噪声下的基于变分贝叶斯推断的波达角估计方法。首先利用信号与脉冲噪声的稀疏性构建多测量向量稀疏信号恢复(SSR)模型;其次,考虑信号的共稀疏特性与脉冲噪声的独立稀疏性,构建层次化贝叶斯估计框架;然后利用变分贝叶斯推断估计信号与噪声的后验概率估计。稀疏信号模型中考虑离网格误差,利用根稀疏贝叶斯估计实现离网格误差修正,解决离网格误差引起的基失配问题;最后通过迭代更新获得较为精确的波达角估计,同时消除脉冲噪声的影响。仿真结果表明：所提方法在非高斯噪声环境下具有较好的波达角估计性能,同时对于脉冲噪声具有较强的抗干扰特性。     

基于记忆多项式的时间交织模数转换器自适应非线性失配校正方法

为了提高时间交织模数转换器(TIADC)的有效分辨率,需要对其通道之间的线性/非线性失配误差进行估计和补偿。该文针对M通道TIADC的带有记忆效应的非线性失配误差提出了一种自适应盲校正算法。通过子通道重构结构(SCR)重构非线性误差信号,并通过滤波降采样最小均方(FDLMS)算法估计非线性失配误差系数。实验仿真结果表明,该方法可以有效校正带有记忆效应的非线性失配误差,并且可以大大降低实现难度和硬件资源消耗。     

基于分布式压缩感知的宽带欠定信号DOA估计

为解决基于稀疏阵列的宽带欠定信号到达角(DOA)估计问题,该文提出基于分布式压缩感知(DCS)的宽带DOA估计算法。首先,对稀疏阵列宽带信号处理模型进行理论推导与分析,将宽带信号DOA估计建模成DCS问题;其次,利用经典DCS算法实现稀疏阵列上的宽带欠定信号DOA估计;最后,引入网格失配误差,建立包含网格失配参数的DCS模型,并进行迭代求解,实现对DOA和网格失配参数的联合估计。仿真结果表明,该算法能够实现宽带欠定信号DOA估计,较现有成果而言,在保证测向精度的同时,具备分辨率高、运算速度快的优点。     

一种基于波束空间的非相关信号源DOA估计方法

针对非相关信号源的到达角估计,本文基于波束空间信号输出协方差矩阵的对角阵特性,建立了信号到达角估计的最小化代价函数.采用DFT波束形成矩阵,借助于矩阵分解变换,保持了阵列流形的Vandermonde结构,并由此将代价函数转换为二次函数形式,得到信号源到达角的精确估计.仿真结果表明该算法具有更快的运算速度,更低的分辨力门限及高的估计精度.     

基于循环平稳特性的源信号到达角估计方法

分析了SC-SSF算法的不足,给出了统一的循环频域阵列信号模型,并推导得到了一般化的基于信号循环平稳特性的源信号到达角估计方法——GSC-SSF算法,该算法克服了SC-SSF算法的不足,具有更好的实用性.仿真试验比较了两种方法的估计性能,仿真结果说明了所给方法的有效性.     

时频干涉仪到达角估计性能分析

传统干涉仪测向是对单个脉冲信号测向的，对于多信号没有分辨能力，对于线性调频等时变频率信号也不能直接应用。本文提出了一种时频干涉仪算法以实现对宽带线性调频信号的到达角（DOA）估计；同时该算法可实现多信号分辨；讨论了通道误差对算法性能的影响；分析表明，通道增益不一致不会造成DOA估计错误，而通道时延的不一致将造成DOA估计错误；给出了通道时延误差校正算法，通过校正可实现DOA的正确估计；计算机仿真结果证实了分析的正确性。     

估计信号到达角的一种快速算法

通过充分考虑相干信号源以及其回波的各个特性,本文首先提出了适合其特性的信号模型,并以此为基础对信号的某些特性进行深入分析,进而提出了基于FFT的对阵列信号到达角进行估计的快速算法.模拟仿真结果表明,在多个相干信源的前提下.本文提出的对信号到达角进行快速估计的算法是切实可行的,尤其适合在低信噪比和实时场合下使用.     

空间非平稳噪声环境下阵列通道幅相误差自校正算法

本文针对空间非平稳噪声环境下的阵列通道幅相误差问题提出一种自校正算法.该算法可以有效估计噪声相关矩阵,同时对通道幅相偏差和信源DOA作初步估计;进而在此基础上进行迭代过程,进一步校正通道幅相偏差的同时得到更精确的DOA估计值.理论分析和仿真结果均表明该算法的有效性.     

基于辅助阵元的非圆信号自校正算法及其性能分析简

针对非圆信号空间谱测向中方位依赖幅相误差的校正问题,基于辅助阵元自校正算法(ISM, instrumental sensor method)基本原理,提出一种改进的ISM算法：NC-ISM算法。该算法通过利用最大非圆率信号的扩展数据模型,提高了信号利用率,使其估计精度较一般的ISM算法有明显提升,最大可分辨信源数也增加一倍。对该算法的理论性能进行研究,证明了其参数估计的统计一致性,并采用一阶误差分析方法推导了辅助阵元模型误差影响下参数估计的均方误差表达式,从而为工程应用提供理论支撑。仿真结果验证了理论推导的正确性,同时表明,该算法较ISM算法在辅助阵元模型误差与低信噪比下都有更强的顽健性。     

K-band HBT and HEMT monolithic active phase shifters using vector sum method

Two monolithic 3-bit active phase shifters using the vector sum method to K-band frequencies are reported in this paper. They are separately implemented using commercial 6-in GaAs HBT and high electron-mobility transistor (HEMT) monolithic-microwave integrated-circuit (MMIC) foundry processes. The MMIC HBT active phase shifter demonstrates an average gain of 8.87 dB and a maximum phase error of 11/spl deg/ at 18 GHz, while the HEMT phase shifter has 3.85-dB average measured gain with 11/spl deg/ maximum phase error at 20 GHz. The 20-GHz operation frequency of this HEMT MMIC is the highest among all the reported active phase shifters. The analysis for gain deviation and phase error of the active phase shifter using the vector sum method due to the individual variable gain amplifiers is also presented. The theoretical analysis can predict the measured minimum root-mean-square phase error 4.7/spl deg/ within 1/spl deg/ accuracy.     

An auto-calibration method for spatially and temporally correlated noncircular sources in unknown noise fields

Angularly dependent gain and phase uncertainties are produced by the combined effects of multiple sensor errors. This paper proposes a direction-finding method for noncircular signals in the presence of angularly dependent gain/phase errors, which utilizes instrumental sensors to achieve auto-calibration and relies on an improved alternating projection procedure. By applying the principle of the extended 2-sided instrumental variable signal subspace fitting algorithm, the proposed method is effective for separating spatially and temporally correlated noncircular sources from the unknown colored (i.e., spatially correlated) noise. Considering that modeling errors of instrumental sensors are frequently encountered in practice, this paper also presents a theoretical derivation for the closed-form expression of the mean square error of the estimation under the influence of modeling errors of instrumental sensors in the first-order analysis. Finally, the results of two series of simulations are demonstrated. The first series of simulations verifies the effectiveness of the proposed auto-calibration method, and shows that noncircularity and temporal correlation of sources are informative for enhancing the calibration performance of our method. The results also prove that the proposed method performs better than the instrumental sensor method when applied to spatially and temporally correlated noncircular sources. Moreover, this performance advantage of our method is more prominent when signal-to-noise ratio is low, or in spatially correlated noise fields. The second series of simulations validates the theoretical prediction, and thus our statistical analysis has a high predictive value for calibration performance of the proposed method under the influence of modeling errors.     

低轨卫星宽带OFDM通信相位噪声群时延的联合估计

针对低轨卫星宽带正交频分复用通信系统中相位噪声和群时延影响相互耦合而恶化接收机性能的问题,提出了一种相位噪声群时延联合估计算法.通过理论分析相位噪声群时延耦合下接收信号特征,利用非线性群时延泰勒级数模型与相噪连续特性,基于导频和二维估计内插实现了接收信号公共相位误差的联合估计.仿真结果表明,该算法能够有效估计系统相位噪声与群时延引入的相位失真,与传统独立估计和分离估计方法相比性能均有较大提升.     

太赫兹ISAR成像系统误差校正算法

针对非线性系统误差对太赫兹雷达成像质量的影响,提出一种最小熵系统误差校正算法。在实测的太赫兹逆合成孔径雷达成像实验中,非线性误差会对回波相位产生影响,从而使得脉压后的距离像能量分散,进而降低成像质量。经过对误差形式的理论分析,建立一维距离像的相位误差补偿模型,并基于最小熵的优化准则迭代校正此系统误差。实验结果表明,与基于参考点目标的方法相比,所提方法自适应性更强,且具有更好的校正效果。     

基于线性相位近似的SOQPSK-TG信号同步算法

SOQPSK-TG(Telemetry Group version of Shaped Offset Quadrature Phase Shift Key)具有良好的频率利用率和功率利用率,广泛应用于无线通信系统当中。在连续通信模式下,SOQPSK-TG信号的同步主要采用直接判决算法。为进一步降低算法复杂度,推导了基于线性相位近似的最大似然估计误差鉴别器,理论上分析了算法估计性能,并搭建了简化的接收模型。通过仿真证明了算法在估计性能上优于脉冲幅度调制方法,算法误码率接近理论性能。     

四相鉴频器辅助的高动态BOC信号载波跟踪

叉积鉴频器的输出频率范围比较窄,捕获信号以后的多普勒频偏可能不在其跟踪范围内。针对此问题,提出了使用四相鉴频器( FQFD )算法辅助已经成型的二阶锁频环加三阶锁相环模型。首先,利用四相鉴频器的非线性特性将接收信号频偏大步长牵引到较低范围,然后使用锁频环消除其大部分动态性,最后利用锁相环跟踪精度高的特点实现高动态二进制偏移载波( Binary Offset Car-rier,BOC)信号载波的快速准确跟踪。在分析各跟踪模块算法的基础上,讨论了其本身的热噪声误差、动态适应力以及最优带宽等相关问题,理论分析和仿真结果验证了该方法比原有跟踪算法提高了300 Hz左右的鉴频范围,并且跟踪效果良好。     

基于非线性FM滤波的SC-ChirpScaling算法

本文分析了Chirp Scaling算法推导过程中残留三次相位误差对成像质量的影响,在此基础上提出了一种基于非线性FM滤波的高分辨星载SAR成像处理SC-Chirp Scaling算法.该算法采用斜视等效距离模型,利用非线性FM滤波方法实现了Chirp Scaling算法的三次相位误差修正,使高分辨率星载SAR成像质量获得明显改善.计算机仿真结果验证了该算法的有效性.     

稀疏子带的多频段雷达信号融合超分辨距离成像

多频段雷达信号融合是提高目标距离分辨率的一种有效方法,在稀疏子带观测条件下,由于信号频带稀疏,传统的相位补偿和融合成像方法难以应用,为此本文在线性调频信号体制下,基于修正的多重信号选择(MUSIC)算法提出了一种新的参数化融合成像方法.该方法首先对信号离散序列进行均匀采样处理,然后对多个频带的雷达信号统一建模,将相位补偿参数与目标散射中心参数一起估计,理论分析和仿真结果表明该方法能够有效融合多频段的雷达观测信号,改善目标一维距离像的分辨率.