大规模天线组阵信号并行合成方法

在通用计算平台上进行数字信号处理是软件无线电的发展方向之一,为大规模天线组阵的信号合成提供了新思路。针对通用计算平台上大规模天线组阵的合成问题,研究了基于任务分解原理的多天线组合成方法(MAGM)和基于数据分解原理的多信号块合成方法(MSBM)。两种方法的实时性分析结果表明,MSBM比MAGM更适用于通用计算平台。MSBM要求各信号块的合成是独立的,故提出一种SUMPLE算法的积分时段内迭代方法。仿真结果表明,该迭代方法与传统迭代方法具有同等合成性能。     

深空天线组阵相关合成算法的Simulink仿真与分析

为对深空网天线组阵中几种相关合成算法进行分析比较,构建了一种新的Simulink仿真模型。将其应用于某测控站天线组阵试验数据,验证了模型的可行性。在此仿真模型下,对Simple、Sumple和Matrix-free 算法进行了频标同源/频标不同源、弱信号/强信号、2/3/6个天线等组阵情况下的仿真分析。三种算法在频标同源情况下的合成效率均优于不同源的情况;强信号组阵情况下,三种算法的信噪比合成性能基本相当;Simple算法在6天线情况下,信噪比合成性能下降;Sumple算法在组阵的天线数目很少时,合成信噪比较低且不稳定,在天线数目较多时性能良好;Matrix-free算法性能稳健,合成效率始终大于95%。该Simulink仿真模型对于进行天线组阵信号相关算法的分析具有一定的价值。     

我国深空天线组阵技术现状与发展思考

深空天线组阵是深空测控通信重要的发展方向,近年来国内相关科研院所开展了大量的理论算法研究,相关单位也开展了样机研制以及多次对星演示验证试验。首先,系统地给出了天线组阵的基本概念与内涵,并与射电天文组阵和传统相控阵开展了对比分析;其次,总结归纳了国内现阶段研究成果,包括合成算法研究情况与典型试验验证情况;最后,结合国外最新发展情况,给出了后续大规模可扩展宽带组阵研究方向的发展建议。     

船摇对组阵天线信号合成效率的影响

为了将天线组阵技术应用于测量船动平台,必须分析船摇的影响。建立了测量船 多测控天线指向同一目标时距离差值随船摇变化的数学模型,在此基础上得到距离差值变化 率与天线方位角、俯仰角的关系曲线,对测量船各频段天线组阵信号合成效率与积分时间进 行了分析,表明距离差值变化率直接影响信号合成时间,进而影响合成效率,频率越高合成 效率越低。     

一种基于非一致响应圆阵的DOA估计改进算法

由于传统波达方向(DOA)估计算法对接收天线阵列的阵元一致性要求高,即幅度和相 位响应要求一致,在工程应用中受到较大限制。针对该问题,结合均匀圆阵的特点,通 过引入阵元幅度和相位不一致因子对传统MUSIC算法的模型加以改进,提出了一种改进的MUS IC算法。该算法降低了阵元的一致性要求,可通过迭代求解的方法来完成对多个信源来波方 向进行估计。仿真和分析结果表明,提出的算法可有效地进行多个目标的DOA估计。     

一种利用均匀圆阵对称特性的近场源酉变换估计算法

针对现有均匀圆阵的近场源三维参数估计算法运算量大的缺点，提出了一种基于均匀圆阵对称特性的近场源酉变换估计算法。该算法利用均匀圆阵对称特性将阵列导向矢量进行酉变换和对角化分离处理，消除距离参数，把三维搜索问题化简为二维搜索问题，同时把复值方向矢量转化为实值方向矢量。计算机仿真结果显示,所提算法估计性能优于相关序列降维估计方法，与三维多重信号分类算法性能相当，且通过矩阵分离降维和实值化处理，减少了运算量，有利于工程实时处理。     

相关信噪比对天线组阵相位估计性能的影响

传统天线组阵理论为了简化分析，均假设反正切相位鉴别器是一种最大似然估计器，其估计方差能够达到克拉美-罗下界。然而当相关信噪比在中等值以下时，这一假设条件不再适用。为此，分析了相关信噪比对相位估计性能的影响。针对传统天线组阵合成性能分析方法在描述低相关信噪比条件下相位估计性能方面存在的问题，通过引入修正因子，得到了相位估计方差的理论公式，实现了对低相关信噪比条件下相位估计性能的准确描述。     

采用近邻粒子群算法设计非规则曲面微带共形阵

采用近邻粒子群算法设计了一个安装于非规则曲面上的微带共形阵。通过测量安装于非规则曲面上的天线单元的方法，将载体对共形阵的影响计入天线设计中。采用近邻粒子群算法对单元进行了优化，根据优化结果制作了微带共形阵，给出了非规则微带共形阵的驻波曲线和远场方向图。实验结果表明，近邻粒子群算法能够有效地对复杂曲面上安装的共形阵进行设计。     

一种改进的基于传播算子的二维DOA估计算法

针对面阵中的波达方向估计算法复杂度过大的问题，提出了一种改进的基于传播算子的二维面阵波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计算法。该改进算法基于面阵平移不变性质，将原始子面阵在X和Y轴上分别平移得到两个子面阵，将两个子面阵相加得到虚拟子面阵，利用原始子阵和虚拟子面阵构造新的信号矢量，基于传播算子算法求出其特征值，特征值中的模值和相位值包含信源的二维角度信息，由此可求出自动配对的二维角度。与基于传播算子的二维DOA估计算法相比，该算法有效降低了运算复杂度，且保持性能相近。仿真实验验证了算法的有效性。     

一种优化非均匀阵列天线测向性能的方法

本论文给出了一种新的优化非均匀天线阵列阵元排布的方法阵元微调法。非均匀阵列天线具有许多均匀阵列天线不具备的优点,可以在节省设备量的同时增加天线孔径,但是利用非均匀阵列天线测向时也容易产生估计模糊。解决非均匀阵列天线估计模糊问题的途径之一就是调整天线阵列的排布。计算机仿真证实,经过微调法优化的非均匀阵列的测向性能有很大改善。