高效非均匀数字信道化及信号重建技术

针对宽带接收机接收信号多,且信号在频谱上呈现非均匀分布的情况,提出了基于多 相离散傅里叶变换(DFT)滤波器组和信号重建的高效非均匀数字信道化的设计方法。该数字 信道化结构由分析 和综合两部分组成,采用同一组原型滤波器系数,通过对原型低通滤波器的优化设计提高其 带外衰减性能,以利用平行结构正交镜像滤波器组重建信号。与常用的并行数字下变频、多 级多相DFT滤波器组两种非均匀数字信道化方法运算量比较,该方法在信号重建失真很小的 情况下具有高效性和可行性。     

群信号信道化技术实现方法的仿真与分析

针对群信号中有用子信道信号检测和解调难度较大的问题,通过分析均匀数字滤波器组分析器的基本型,提出了将多相结构和奇偶分路应用于群信号信道化技术的方法。仿真结果表明,这两种方法都有效降低了算法复杂度,而奇偶分路法进一步提高了算法的运行效率,目前已通过硬件实现。     

多相滤波数字信道化的FPGA实现

以多相滤波为基础,结合均匀滤波器组,采用50％ 重叠的子信道划分,提出了一种数字信道化实现方法,解决了高速实时处理与FPGA处理速度 之间的矛盾,克服了信道化接收机的接收盲区。基于FPGA,提出了短波宽带数字信道化的设 计思路和实现方法。仿真结果表明,该设计有较强的实用性和通用性。     

基于数字信道化接收机对雷达信号的时频分析

本文主要研究应用多相滤波技术的信追化接收机建摸，推导了基于多相滤波器的信道化接收机数学模型，并由此模型设计了一个16信道模拟系统。通过仿真实验验证了信道化接收机对雷达信号的检测与分析能力。     

JTIDS信号宽带接收方法及其FPGA实现

为了实现对联合战术信息分发系统(JTIDS)信号的宽带接收,设计了一种基于多相滤波器的信道化接收方法。该方法通过对JTIDS的模拟信道和数字信道进行合理划分,将宽带接收转化为多个窄带接收,然后再结合多相滤波器进行跳频频点检测,以实现全概率的JTIDS信号宽带接收。给出了此信道化接收模型的现场可编程门阵列(FPGA)实现方案,并对仿真和硬件测试结果进行对比分析。仿真与FPGA测试结果表明,该接收模型可以精确实时地接收JTIDS宽带信号。     

基于复多相滤波器组的信道化接收机

本文讨论了多相滤波器实现信道化接收机的原理,并结合复解析滤波器具有负频率分量为零、冲激响应函数实部和虚部有90°相移的特点,给出一种基于复解析滤波器组的信道化接收机的实现方案。最后通过Matlab对调幅(AM)信号的解调仿真验证了该接收机设计的正确性和可行性。     

基于相关信道统计的有限速率反馈波束形成

针对实际MIMO系统无线信道存在的空域相关性,提出了一种基于 相关信道统计的改进算法。基于此算法,并采用随机码本量化信道信息形成一种新波束形成 方案,它只需要有限速率反馈部分信道信息,可以同时获得系统多用户分集增益和阵列增益 ,解决了常规波束形成需要大量信道反馈信息和相干波束形成系统性能对信道瞬时变化信息 敏感的问题。仿真结果表明,提出方案在相关信道下相当有效,其性能超过常规波束形成, 即使在有限反馈限制条件下,其性能亦接近相干机会波束的性能,仅有0.2 bit/s·Hz -1的性能损失。     

宽带信号数字信道化及跨信道重构侦测技术

针对在无源探测大带宽信号的过程中会产生跨信道失真问题,提出了一种跨信道可重构的信道化方法。首先经过均匀滤波器组粗滤波,再引入检测时间自适应的双门限能量检测机制,对粗滤波信号进行跨信道判决,之后对各个跨信道信号分别进行可重构信道化设计,从而恢复出原始信号。与传统的数字信道化方法相比,该算法能够更新能量检测门限对跨信道信号进行实时判决,对跨信道信号的重构准确率高于98.3%,实现了对跨子信道带宽信号的近似无失真重构。Matlab仿真结果验证了算法的有效性。     

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。     

基于粒子群优化的数字波束形成算法

波束形成的加权系数求解是一个优化过程,现有算法大多经过多次迭代,计算量大,实现复杂。为降低波束形成算法复杂度,将粒子群优化原理应用于数字波束形成中,提出了基于粒子群优化的自适应数字波束形成算法。该算法将每一组权值作为一个粒子,将阵列加权和的输出信号与干扰噪声比(SINR)作为适应度函数,通过比较各个粒子的适应度值,进行迭代搜索得到最优解。该算法可使天线阵在主波束对准有用信号,同时能有效抑制两个以上的干扰,且对阵列通道误差有较好的稳健性。计算机仿真验证了算法的有效性。     

一种大规模发射阵列的稀布方法

为了提高大规模发射阵列的优化效率和降低大规模发射阵列的散热压力,提出了一种基于子阵和交替迭代的大规模发射阵列稀布阵方法。首先给出了大规模发射阵列基本子阵结构的确定原则,接着建立基于基本子阵结构的优化模型,之后交替迭代地对基本子阵结构的中心位置进行优化,在优化过程中各基本子阵结构的中心位置的移动总是使得发射阵列方向图函数的最大旁瓣最小。仿真实验表明,提出的大规模发射阵列稀布阵方法能够较快地收敛到较优的结果。     

智能天线阵列误差校正算法的实验验证

阵列误差的校正是智能天线技术实用化的关键所在。对各种阵列误差进行了深入分析并建立了数学模型。阵列误差可以用一个误差矩阵来表征,通过对误差矩阵的估计,能够恢复理想的阵列流型。实验结果表明,这种阵列误差校正方法能够有效减小各阵元通道之间的差异,改善了系统的性能。     

平面六边形稀疏阵列天线的优化

针对标准的差分进化算法只能处理连续空间的优化问题,提出了一种基于取整策略的差分进化算法。该方法只需要对优化变量进行四舍五入取整,就能够把标准差分进化算法用于稀疏阵列天线方向图优化。将取整策略的差分进化算法应用到六边形平面稀疏天线阵的布阵设计。为了计算六边形阵列天线的方向图,提出在口径中添加虚拟单元的计算模型,把六边形阵列转化为可以实现二维快速傅里叶变换的矩形阵列。以改善阵列峰值副瓣电平为目的进行仿真试验,结果表明,优化后的稀疏天线阵峰值旁瓣电平与采用遗传算法相比改善了4.5~5.1 dB,且具有计算速度快、稳定性好的优点。     

基于微分几何的平面天线阵列测向精度研究

利用阵列流形的微分几何作为分析工具,构造了实际使用中常见的平面天线阵的几何结构,并对这些阵列结构的测向精度进行了研究和全面仿真。通过比较各种天线阵几何结构的优劣,可以从中选择一种合适的、最优的阵列结构,避免设计的盲目性和随意性。这为超分辨阵列结构的选择和设计提供了一条有效的途径,在实际应用中将具有十分重要的参考价值。     

共形天线阵元位置误差校正的辅助阵元法

共形天线的安装和测量以及载体平台表面的变形和振动均会引起阵元位置误差,严重影响 共形天线的测向性能。通过设置４个方位未知的精确校正的辅助阵元,实现了共形天线大尺度三维 的阵元位置误差校正。给出了阵元位置误差条件下共形天线导向矢量的方位依赖的幅相误差等效 表示模型;基于子空间原理得到等效的方位依赖的幅相误差估计,进而得到共形天线阵元的三维位 置误差估计。该方法可以实现共形天线校正信源来波方位和阵元三维位置误差的联合但“去耦”估 计。计算机仿真结果验证了共形天线阵元位置误差校正的辅助阵元法的有效性     

采用非线性最小二乘法实现双频圆形天线阵的方向图综合

研究了20GHz和30GHz双频段圆环阵列天线的方向图综合方法。采用了非线性最小二乘法对影响天线方向图的诸多参数，如单元的幅度和相位、单元间距以及单元在阵中的位置进行优化设计，以使双频段阵列方向图在最小二乘意义上逼近预先给定的理想方向图。仿真结果表明该方法可行、有效。     

基于迭代FFT算法的平面稀疏阵列优化方法

提出了一种基于迭代FFT算法的优化方法来实现平面稀疏阵列的峰值旁瓣电平优化 ,并给出了详细的优化步骤。在给定的旁瓣约束条件下,利用阵列因子与阵元激励之间存在 的傅里叶变换关系,对不同的初始随机阵元激励分别进行迭代循环,就可以降低稀疏阵列的 旁瓣电平。在迭代过程中,根据稀疏率将阵元激励按幅度大小置1置0来完成阵列稀疏。仿真 实验证明了该方法的高效性和稳健性。     

平面稀疏阵列天线的约束优化设计

针对有阵元数和阵列口径约束的矩形平面稀疏阵天线的综合问题,提出了一种基于整数编码的差分进化算法。该方法以每个阵元的栅格位置编号作为设计变量,使阵列的稀疏率满足约束条件,避免了优化过程中的不可行解,还减少了优化变量的个数。为了加速优化过程,采用快速傅里叶变化计算阵列的方向图。以改善阵列峰值副瓣电平为目的进行仿真试验,结果表明：优化后的稀疏天线阵峰值旁瓣电平比现有方法相比改善了1.2~1.7 dB,且具有收敛性和稳定性好的优点。     

一种平面稀疏阵列的快速综合方法

以快速综合出满足期望方向图以及阵元数最少的平面阵列为目标,提出一种基于迭代加权1范数的平面阵列综合方法。该方法将平面稀疏阵列综合问题转化为加权1范数最小化的稀疏信号重构过程,并利用拉格朗日乘数法求解每次迭代中的阵列加权向量的闭式解,由于二维平面的空间采样导致闭式解中存在大规模矩阵的求逆运算,进而引入共轭梯度法以促进算法加速收敛。当满足迭代终止条件时,由加权向量的非零值确定平面阵列的阵元位置及其激励。仿真结果表明,该方法能有效提高平面稀疏阵列综合的收敛速度。     

新型Ka频段宽角扫描圆极化相控阵天线

提出了一种新型的Ka频段圆极化相控阵天线。天线单元以单馈电开槽贴片天线为基础实现圆极化,通过微带贴片表面加载介质和辅助辐射器,展宽了天线波束宽度并优化了单元轴比。以该天线为阵列单元,采用顺序旋转布阵技术优化得到的2×2子阵,其辐射方向图具有良好的旋转对称性,由该子阵扩展形成的相控阵天线,有效地实现了圆极化宽角扫描特性。以8×8矩形阵列为例,仿真分析了此类二维相控阵天线波束扫描过程中的方向图和极化特性。研究结果表明,天线在工作频段内可实现方位360°、俯仰±60°扫描,扫描范围内天线增益波动和轴比均小于3 dB,同时该天线具有低剖面（高度尺寸为0.08λ0,λ0为空气介质波长）、结构简单、易于加工和集成等特点,非常适合小型化或一体化相控阵天线系统应用。