基于高斯脉冲的一维阵列的时域辐射波形分析

推导了基于高斯脉冲的一维超宽带阵列的时域辐射信号表达式,分析了阵列最大辐射方向与网络延迟、阵元间距的函数关系,提出了辐射信号合成波形宽度与辐射方向的近似函数关系式,仿真分析了阵列辐射波形与阵元数、阵元间距、辐射脉冲宽度、斜距、网络延迟等参数的依赖关系.同时指出信号宽度参数是估计雷达与目标相对角位置的可用信息,对近程超宽带冲激引信的研究有重要参考价值.     

方向回溯阵列的波束指向分析

以时间反演和相位共轭原理为理论基础讨论了方向回溯阵列的波束指向特性. 分别研究了线阵、平面阵和共形阵列在不同角度入射信号下的回溯信号波束指向,得到了幅度误差和角度误差随入射角的变化关系曲线,研究结果表明:对线阵、平面阵和共形阵列,随着入射角度的增大,阵列的波束指向角度误差和幅度误差都会增加. 最后在理论分析的基础上设计了一种球面共形阵,考虑了载体曲面对波束指向的影响,对其在空间内的波束指向进行了仿真验证,得到在16元球面共形阵入射俯仰角小于45°时,可以实现波束指向误差小于5°. 通过上述研究,进一步完善了方向回溯阵列波束指向误差理论,为方向回溯阵列设计提供了依据.     

极化情况下高功率微波稀布阵计算模型

建立了考虑极化情况下高功率微波稀布阵合成场的计算模型,分析了阵列合成场大小与极化及阵元初相位关系。极化方向相同时,二元线阵场分布为明暗相间的条纹,三元面阵场分布为网状结构。阵元极化方向及阵元初相位共同影响合成场的叠加效果,阵元的极化决定阵列合成场的最大值,阵元初相位在此基础上对阵列叠加效果进一步调节。对于二元线阵,极化方向夹角越小,合成叠加效率越高;对三元以上的多元面阵,其极化方向组合方式复杂,可通过阵元位置和目标位置模拟阵列合成场的叠加效率,三元稀布面阵的合成场强归一化最大值在2.22~2.43之间,与理想合成场最大值3有一定的差距。该模型提高了稀布阵列合成场强的计算准确度,对阵列高功率微波进行天线阵列设计,进一步提升目标区域的功率密度是一种比较有效的方法。     

交错阵列甚低频信号产生方法研究

10 kHz量级甚低频电磁波信号具有较强的地物穿透能力,可用于地质勘探。由于其天线尺寸在10 km量级,其应用场合受到限制,研究基于适当尺寸高频雷达天线的甚低频电磁波信号产生方法具有重要意义。该文提出基于高频阵列天线产生甚低频信号的概念,利用阵列天线合成产生近光速远离运动雷达多普勒信号,实现信号频率的大幅降低。给出了发射波形、交错阵列设计和阵列参数选择方法。将周期脉冲串信号作为辐射单元信号,增大合成信号脉宽。利用阵列产生的脉宽展宽量填补脉冲信号的休止期,在目标区合成时间连续的甚低频信号。采用峰值旁瓣比(PSLR)、积分旁瓣比(ISLR)、阵列发射信号与合成信号的频谱对比评价合成低频信号的性能和发射信号的能量利用率。该文仿真了百米量级阵列100 MHz辐射单元信号在目标区合成10 kHz甚低频信号的情况:9行阵列构成交错阵列、辐射单元信号脉宽设置为0.115 μs时,合成信号频谱的峰值旁瓣比和积分旁瓣比分别为–13.34 dB和–9.44 dB, 10 kHz低频信号在合成信号中的能量占比为89.79%。该文分析了辐射单元间距误差、辐射单元信号时间、相位与幅度误差以及目标偏离预定位置的影响。仿真结果表明了该文方法的有效性。      

正交化超分辨算法的误差灵敏度分析

本文给出了基于Gram-Schmidt正交化方法的超分辨算法,并分析了该算法对阵列幅度和相位误差的灵敏度.给出了两个目标、不同阵元数和不同阵元间距等情况下的灵敏度计算结果。结果表明,本文的算法在目标小角度间隔、大阵元数的情况下,受幅相误差的影响没有最大似然估计(MLM)和MUSIC算法敏感。     

柔性稀疏阵的稳健波束形成

本文将导向矢量失配时的稳健波束形成问题归结为二次锥规划问题,利用高效的内点法求解。该波束形成器成功地应用于存在阵元位置误差的柔性稀疏阵,相对于经典的对角线加载法、特征空间法,在不同的输入信噪比下获得了更好的输出信号干扰加噪声比。仿真结果表明对超稀疏分布的柔性阵,阵元位置误差对输出SINR起决定性影响,而阵列稀疏程度对其影响不大。     

机载交轨稀疏阵列天线雷达的下视三维成像处理

该文研究了机载交轨稀疏阵列天线雷达的下视3维成像处理问题。将稀疏阵列天线布设在载机交轨向,采用频分正交信号实现多发多收以提高发射功率,利用多相位中心孔径综合原理将稀疏阵换成满阵,采用与空间位置相关的匹配滤波器使不同子带信号孔径综合后相位中心的空间位置相同,进一步将子带信号合成宽带信号以提高距离分辨率实现下视3维成像。为了扩大观测幅宽,提出将ScanSAR模式与SweepSAR模式相结合的扫描方式,以降低雷达系统的脉冲重复频率。分析了机载交轨稀疏阵列天线雷达的系统参数,通过仿真验证了该文方法的有效性。     

基于稀疏综合孔径天线的艇载成像雷达研究

 基于稀疏综合孔径天线概念,研究了平流层飞艇载对地观测成像雷达系统中的重要问题.提出了稀疏阵时分多相位中心孔径综合方法,该方法使得综合后的相位中心在数量上和分布情况上与满阵天线相同,从而避免了稀疏阵旁瓣较高的问题;利用模拟退火算法对阵列进行了优化,以使实际使用的阵元最少;为提高系统作用距离,采用多频正交信号形成多发多收的工作模式,通过频率拼接提高距离分辨率;由于综合孔径天线阵列长度远小于场景宽度,系统采用了子孔径成像方法,并将曲线拟合和自聚焦处理相结合,解决了存在阵列形变误差时的精确成像问题.仿真结果表明了本文方法的有效性.     

增益相位误差下基于部分校准嵌套阵列的DOA估计

现有的波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计方法大多依赖于阵列导向矩阵的精确无偏条件,而实际工程中由于时钟偏移、阵元位置偏差的存在导致该条件往往难以满足.为匹配阵列实际接收条件,本文基于部分校准嵌套阵列,提出了一种增益相位误差下的DOA估计新方法.该方法首先利用连乘子函数和简单的代数运算完成初始增益相位误差估计,然后通过协方差矩阵向量化和稀疏表示理论构建具有连续自由度的稀疏表示向量模型,最后考虑有效样本的影响,在初始增益相位误差估计的基础上应用稀疏总体最小均方（Sparse total least squares,STLS）算法完成波达方向估计.本文所提方法不仅对阵列增益相位误差不敏感,而且可依靠嵌套阵列高自由度特性和STLS算法的抗扰动特性获得改进的分辨率和估计精度,计算机仿真结果验证了所提算法的有效性.     

奇偶阵元数均匀圆阵测向性能研究

均匀圆阵比起其他形状的阵列,更符合电子侦察测向接收机的应用需求。文中采用将均匀圆阵投影为随入射角变化的非均匀线阵的方式,分析了奇偶阵元数均匀圆阵中的波程差特点,给出了对应的半径选取公式,并提出采用信号矢量相关系数表示测向误差变化趋势的方法。分析了两种不同阵列中各向等效性、测向精度、相位模糊与对阵元位置误差敏感度等特点,通过仿真验证了推论与公式的有效性。在工程应用方面,文中结论对均匀圆阵布阵具有较高的参考价值。     

高功率雷达空间功率合成效率研究

高功率微波空间功率合成效率直接关系到高功率雷达输出功率的大小,重点研究高功率雷达空间功率合成效率问题。首先推导出高功率微波空间合成效率公式;然后分析了影响合成效率的相位误差、目标位置误差、时延误差和阵元间距误差等因素;最后提出一种幅度-相位联合调整的方法,通过增加幅度调整电路和相位调整电路,减小通道的幅相误差,提高空间功率合成效率。     

Performance Analysis of Multicarrier DS-CDMA with Antenna Array in a Fading Channel

In this paper, an antenna array based base station receiver structure for multicarrier direct sequence code-division-multiple-access (Multicarrier DS-CDMA) system with binary phase shift keying (BPSK) modulation is proposed. One of the main advantages of the receiver structure is that the spatial diversity is obtained by combining signals at different array elements. Based on the detailed analysis of multiple access interference (MAI) and additive white Gaussian noise (AWGN) characteristics, the uplink bit error rate (BER) performance of the proposed antenna array Multicarrier DS-CDMA is provided. With regard to spatial domain combining, the optimum spatial combining (OSC) and suboptimum spatial combination (SOSC) weights is derived while the suboptimum set of weights is simplified in the sense that only the knowledge of array vector of desired user alone is sufficient for the combining. Simulation results verify the analysis, and it is shown that MAI is mitigated and subsequently the system performance is improved significantly by incorporating antenna array at the base station.     

Some considerations for optimal efficiency and low noise in largepower combiners

This paper examines some relationships between important design parameters in large combiner systems and key performance objectives such as power, efficiency, noise, and graceful degradation. Results are derived for the combining efficiency of general combiner systems, and used to contrast spatial and corporate combiners and identify optimum combiner topology for a given device technology. The influence of array size on excess phase noise is quantified and shown to decrease with increase numbers of devices. Results are also presented for the degradation in combining efficiency due to statistical variations in amplifier characteristics, appropriate to large combiners, showing that phase errors are the dominant factor in power degradation     

The performance of an adaptive array combining reference signal and steering vector

Using the knowledge of signal arrival direction and the stochastic characteristics of the steering vector and reference signal, the performance of an adaptive array combining reference signal and steering vector algorithms is presented. Expressions for output signal power, interference power, and noise power are obtained to show that the array sensitivity to the random steering vector error is reduced. Computational results of signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) as a function of random steering vector error are presented, showing that the sensitivity is reduced.     

空间功率合成技术的合成效率问题研究

在电子对抗领域,空间功率合成技术因其能够突破功率器件的制约得到强大的干扰功率,已成为研究的热点。介绍了空间功率合成系统的基本原理和主要技术,分析了影响空间功率合成效率的主要因素,通过计算机仿真进一步分析了AWGN信道条件下载波相位误差和包络时延误差对空间功率合成效率的影响,进而分析了信号相干带宽与合成效率的关系,最后根据仿真结果对采用空间功率合成技术的通信对抗系统给出了初步的系统构成,并给出了相位调整和时延调整2个关键模块实现方法。     

Spatial blocking filter derivative constraints for the generalizedsidelobe canceller and MUSIC

The paper presents a new approach to spatial derivative constraints for the generalized sidelobe canceller (GSC). Spatial derivative constraints have been applied to linearly constrained minimum variance beamformers to reduce the sensitivity to steering error. Earlier approaches to this problem constrained derivatives of the beamformer power and phase response, leading to beamformer performance that depended on the coordinate reference location of the array. Current approaches constrain only the beamformer power response, eliminating the problem with phase dependence. However, nonlinear minimization is required in order to solve for the linear constraint equations. An alternative approach for the GSC, which is presented in the paper, is to use derivative constraints to flatten the null of the spatial blocking filter power response. Thus, for a small steering error, the desired signal is still blocked from the noise cancelling filter, and the GSC output is unaffected by the steering error. These derivative constraints can be used with wideband array calibration, leading to effective performance in the presence of array errors. This same approach to derivative constraints can be used in other applications involving spatial blocking filters, such as the constrained MUSIC direction finding algorithm to give robustness against direction error of the known signal subspace     

基于模拟退火算法校正天线阵列位置误差

天线阵元的位置误差会影响阵列所接收到的信号相位。基于特征值分解的DOA估计算法对信号的相位误差非常敏感,因此有必要对阵元位置误差进行校正。文中提出一种基于模拟退火算法的校正方法对阵元位置误差进行校正,其优点是所需的辅助信号源数目较少,算法稳健性较好,并且适用于任意形式的天线阵。计算机模拟结果表明该方法是有效的。     

Analysis of Complex Dielectric Phase Gratings by Hybrid FEM-Gaussian Mode Expansion Technique

Hybrid technique of finite element method (FEM) and Gaussian mode expansion method is implemented for the analysis of transmission property of dielectric phase gratings used in holographic power combining systems. It takes advantages of the versatility of FEM and the simplicity of the mode expansion method. Apparently, this hybrid method is well suited for the analysis of phase gratings with complex profiles, which provide more degrees of structural freedom than those of classical rectangular groove gratings. The transmitted fields of an array of two and three fundamental Gaussian beams through the multi-stepped and curved gratings are calculated by the hybrid method. Numerical results show that much less phase distortion can be fulfilled for the reconstructed pseudo-plane wave by the modified phase gratings, especially the curved ones. This is advantageous for improving the combining efficiency in spatial millimeter wave and sub-millimeter wave power combining systems.     

一种8 mm频段封闭腔全息准光功率合成网络的设计

基于周期相位栅格的塔尔博特效应,提出了一种新型的毫米波频段18合1封闭腔全息准光高效功率合成网络。采用了相邻半周期相差仔的特殊周期相位栅格,置于垂直于栅格的零场区域的金属壁封闭了合成网络,解决了辐射损耗和电磁泄漏问题。基于光学标量衍射理论算法仿真的衍射图样与目标场对比得到的适应度函数,以基因算法优化得到相位栅格,并以变宽波导阵透镜物理实现。在37.5 GHz,功率合成网络实物测试的效率为81%,与电磁仿真的89%基本相符。准光功率合成网络可由一维扩展至二维,合成效率与阵元数、阵元间距无关,可实现毫米波及THz频段的大规模数量器件高效功率合成。