毫米波共形相控阵雷达导引头的阵列稀布优化

该文针对毫米波共形相控阵天线阵列稀布引起的栅瓣问题,提出了一种最优极化(交叉极化电平最小)条件下的阵列稀布优化准则。该方法首先建立毫米波共形相控阵雷达导引头极化辐射方向图的数学模型,通过对圆极化和线极化两种极化方式下交叉极化电平的比较,选取最优极化方式,选定阵列稀布优化的两组基本参数,然后利用改进的粒子群进化(MPSO)算法优化两组参数条件下的阵元分布,对比阵元分布优化后的天线方向图确定阵列稀布优化的基本准则,来有效抑制由于阵列单元稀布而引发的栅瓣效应。仿真试验证明该准则的合理性。     

稀疏共形阵列天线方向图综合

提出一种基于多任务学习的共形阵列天线稀疏优化方法.该方法在考虑单元方向图的全局旋转变换和单元极化状态差异的情况下,建立了共形阵列天线导向矢量模型,结合多任务学习框架,以均匀分布共形阵列天线同一平面上阵元的方向图作为目标任务进行学习,通过稀疏向量支撑区的识别,将欠定的阵列流形矩阵方程转换为超定的特征矩阵方程进行求解,在实现阵列方向图逼近的前提下,建立了共形阵列天线阵元激励与位置联合稀疏优化的多任务学习模型.通过分块坐标下降法对稀布共形阵列天线多任务学习模型进行求解,实现了共形阵列天线的稀疏优化布阵.理论分析与实验仿真证明,该方法能有效减少共形阵的单元数量,简化共形阵列天线结构,获得与均匀分布的共形阵列天线性能一致的天线方向图,解决了稀疏共形阵列天线方向图综合优化设计难题.     

稀布圆阵的降维优化方法

针对有阵列孔径,阵元数目和最小阵元间距3种约束下的稀布圆形阵列综合问题,该文提出了一种基于修正遗传算法的降维优化方法。为了充分利用阵元布阵的自由度,同时使稀布阵列满足多个设计约束,在阵元排布时将2维平面阵列优化设计降维成1维的稀布直线阵列,计算阵列性能时再还原为平面阵列。该方法改进了现有圆阵综合方法中轨迹圆半径和轨迹圆上阵元数分布优化的不足,实现了全部阵元的联合优化,降低了算法的复杂性,同时保证了阵列的旁瓣性能,仿真结果证明了该方法的有效性。     

一种有阵元间距约束的稀布阵天线综合方法

提出了一种基于改进遗传算法的稀布阵综合新方法,用于优化设计有最小阵元间距约束的稀布线阵.该方法利用个体的实值编码提高了遗传算法的优化效率,通过设计遗传操作预处理和后处理,并采用一种广义的交叉算子和变异算子,有效地避免了基因重组和变异时出现不可行解.在给定阵列孔径和阵元数的条件下,高效地实现了任意最小阵元间距约束下抑制稀布线阵峰值旁瓣电平的稀布直线阵列综合.给出了应用该方法的具体步骤,并通过仿真实验证实了该方法的有效性和稳健性.     

非均匀线天线阵优化布阵研究

针对有阵元数、孔径和最小阵元间距约束的稀布直线阵列综合问题,提出了一种基于修正遗传算法(MGA)的综合方法.该方法采用真值编码,个体的描述方式可使搜索空间减小,通过设计用于处理约束的矩阵变换和广义的交叉算子和变异算子,有效地避免了基因重组和变异时出现不可行解.在约束阵列孔径和阵元数的条件下,高效地实现了任意最小阵元间距约束下抑制峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布阵综合.文中给出了修正遗传算法的流程,该算法的有效性和鲁棒性在稀布阵列综合的仿真实验中得到了验证.     

基于虚拟阵列变换的共形阵列信号DOA估计

共形阵列是指与载体表面共形的天线阵列,对载体空气动力性能影响小,在军用、民用等飞行器上具有广泛的应用。针对共形阵列信号处理中的角度估计问题,给出了一种基于虚拟阵列变换思想的共形阵列信号DOA估计算法。该算法首先对接收数据进行虚拟阵列变换,利用变换后的数据,采用ESPRIT算法和MUSIC算法相结合,实现了对共形阵列信号二维角度估计。算法对阵列形状限制小,真正实现了适用于任意共形阵列。以圆柱共形阵列为例,通过仿真实验验证了算法的有效性。     

一种多约束稀布线阵的天线综合方法

 针对有阵元间距上、下限约束与口径约束的稀布直线阵列综合问题,提出了一种基于向量映射的改进遗传算法.该方法将遗传变量与阵元间距按照特定的关系进行映射,从而使阵元间距的强约束优化问题转换为仅含遗传变量上、下限约束的优化问题,从根本上避免了遗传操作中的不可行解.通过抑制天线峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布阵仿真,验证了该方法的有效性和稳健性,且能获得比现有方法更高的优化效率.     

最佳非均匀间隔稀布阵列的研究

本文讨论在切比雪夫意义下最佳非均匀间隔稀布阵列的综合问题。推导了最佳阵元分布方程,对阵元无方向性和等加权时的最佳阵列——指数问隔阵列进行了分析,导出了天线方向图旁瓣包络和波束宽度的估计公式,给出了近轴旁瓣电平与阵列参数的关系。这些结果使我们能用最少的阵元设计出所需要的阵列。最后,对几种“最佳”阵列进行了比较,结果表明:指数间隔阵列是目前最好的一种稀布阵列。     

基于欧拉旋转和极化投影的共形阵列建模方法

共形阵列建模是共形阵列方向图综合优化、信号处理等研究工作的基础。与传统极化敏感阵列不同,受共形载体曲率影响,共形天线单元呈现多极化特性,共形阵列建模不仅要考虑空域导向矢量,还应考虑入射信号极化矢量在阵元极化方向图上的投影,这也是共形阵列建模的重点和难点。针对该问题,本文在利用欧拉旋转得到阵元局部方向图表示的基础上,给出了入射信号极化矢量在全局和局部坐标系下向阵元极化方向图极化投影的三种方法,完善了共形阵列建模理论,分析了不同建模方法的复杂度,并利用全局坐标系极化投影方法将广义信号子空间拟合算法应用于共形阵列。仿真结果表明,本文方法与全局极坐标系极化投影方法得到的共形阵列模型具有一致性,且不同建模方法对不同应用场景具有各自的适用性。      

稀布阵综合脉冲孔径雷达旁瓣对消性能分析

定量分析了阵列孔径、干扰信号带宽、通道幅相误差以及Ａ／Ｄ变换器的量化噪声对大型稀布圆形阵列天线干扰对消效果的影响，介绍了稀布阵综合脉冲孔径雷达（ＳＩＡＲ）采用抽头延迟线以提高干扰对消性能的方法，并给出了数值计算与计算机模拟结果。     

箭载共形相控阵天线波控系统设计分析

为完成适用于天基测控的箭载共形相控阵天线对波束指向控制的需求,分析了箭载天线波控系统的设计要求与任务,论述了平面相控阵天线波控系统的实现方法,并根据波控系统基本原理推导出基于阵因子函数的箭载共形相控阵天线波控算法。针对运载火箭天基测控这一新需求提出了基于查表法的集中式波控设计方案,给出了系统设计方法。样机测试结果表明,该波控系统方案正确、可行,满足工程需求。     

L频段共形相控阵天线研制

为满足机载系统的需要,给出了共形相控阵天线的分析和设计过程,同时研制了一种高度仅为0.14波长的准八木天线单元。利用三维电磁仿真软件HFSS对天线单元和共形相控阵进行了仿真设计,并研制了一套L频段共形相控阵天线。该天线由天线阵面、波束形成网络和波控器等构成。天线阵面由4个天线单元组成,共形安装在机头上。经实际测试,共形相控阵天线阵面的和波束在扫描范围内增益大于10 dBi,并具有较低的副瓣电平;差波束零深小于-20 dB。     

共形微带天线相控阵阵列的仿真优化设计

针对平面阵列天线的诸多缺点,设计了适用于工作频段34～36GHz的共形相控阵天线。依据共形微带天线阵列的设计思想及方法,选取了柱面微带贴片天线做阵列辐射单元,通过CST软件对天线的几何尺寸进行仿真和优化设计,得出了共形天线阵的各种性能指标。仿真结果表明：在该毫米波波段下设计的共形相控天线具有优良的性能,为今后设计出最优的天线阵提供了依据。     

新型弹载毫米波微带天线阵的设计

本文利用CST 电磁仿真软件进行设计了一种工作于35GHz 的弹载圆柱共形2X8 微带天线阵列,其在? 50mm ×50mm 共形表面布局6 个同结构的阵列天线,采用分时工作的方式,增大了探测距离,并通过改进阵列排列形式增 加了波瓣宽度。并讨论了平面与共形、改进的阵列排列以及不同圆柱半径对共形天线阵列辐射性能的影响。     

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     

基于改进麻雀搜索算法的稀布线阵综合方法

针对阵列天线中阵列孔径、阵元数目、阵元间距等多约束的稀布线阵综合问题,文中提出了一种基于改 进麻雀搜索算法的稀布阵列综合优化方法。给出了改进麻雀搜索算法的流程,并在确定阵列孔径、阵元数目和最小阵 元间距的约束条件下,采用Tent 混沌映射进行天线阵元位置的初始化,提高算法的搜索性和收敛性,实现了抑制天线 峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布线阵综合仿真。仿真结果表明,所提出的方法相比于其它文献中的优化方法,能够得到更 低的峰值旁瓣电平,稳健性好,效率高。在仿真结果的基础上,引入实际天线进行组阵分析,验证了该方法的可行性。     

基于四阶累积量虚拟阵列扩展的运算量分析

在阵列信号处理中,利用四阶累积量可以使阵列虚拟扩展,增大了天线阵的孔径,但同时也增加了算法的计算量。该文通过分析四阶累积量矩阵中各元素之间的关系,剔除掉相同或互为共轭的冗余元素,避免了冗余元素的重复计算,极大地降低了四阶累积量矩阵计算的复杂度,并阐述了计算复杂度与阵元数目之间的关系。另外,针对均匀直线阵这种特殊情况进行了单独讨论。该文得出的相关结论对实际工程应用具有指导性的意义。     

一种适用于圆柱形平台的共形数据链天线设计

文章介绍了一种可与圆柱体表面共形的具有全空间覆盖能力的相控阵天线,天线采用腔体缝隙单元,一维宽波束,另一维相控波束扫描,可实现圆柱体平台与卫星无缝链接,在有共形要求的中继卫星终端天线中有良好的应用前景。     

基于共形天线阵的免搜索来波方向估计算法研究

运算量大,受阵列拓扑结构限制是传统基于子空间分解的来波方向(DOA)估计算法的主要问题,这些问题大大限制了其在实际工程中的应用。针对共形天线阵的特殊性,结合实际的共形阵,研究了几种可以应用于任意阵列结构的免搜索DOA估计算法,并比较了这些算法在共形阵上的性能。理论分析和数值仿真表明:在一定条件下这些算法均可在共形阵上取得较优的估计性能。