天线互耦对室内MIMO无线信道容量的影响

考虑多天线间互耦,建立了多天线系统等效网络模型,导出通用耦合系数矩阵。应用互耦补偿方法拓展了室内多输入多输出(MIMO)无线衰落信道模型的研究,数值分析了天线单元间的互耦对室内MIMO无线信道容量的影响。验证互耦对空域相关性无影响的条件,计及互耦要比不计互耦对信道容量的影响要大,但互耦导致的天线方向图畸变可能产生角度分集的效果,从而降低信道的相关性并提高信道容量。     

非均匀噪声条件下考虑互耦效应的DOA估计方法

针对非均匀噪声和互耦条件下相干信号辨识性能较差的问题,提出一种基于非均匀噪声协方差矩阵和互耦系数重构的DOA估计方法。首先,利用最小二乘理论并通过迭代优化方法恢复互耦意义下的无噪声信号协方差矩阵;然后,依据信号子空间原理,并通过估计不相关信号角度重构互耦系数矩阵,进而获得互耦补偿后的无噪声信号协方差矩阵;最后,通过传统空间平滑方法获得解相干信号,并利用MUSIC算法实现DOA参数估计。数值仿真表明:与仅考虑相干信源、非均匀噪声或互耦的传统DOA估计算法相比,本文算法可较好地抑制非均匀噪声,克服了互耦场景下传统空间平滑算法解相干失效问题,并可显著改善非均匀噪声和互耦条件下相干信源的DOA估计性能。     

面向天线互耦效应抑制的波束预编码算法

针对毫米波混合波束成形系统研究中没有考虑天线互耦效应对毫米波系统性能影响问题,结合天线互耦效应分析,提出了一种基于改进正交匹配追踪算法的波束预编码方法．该方法首先推导出了天线互耦矩阵,在此基础上建立了等效互耦信道模型;其次,以所建立的等效互耦信道模型为基础,以最大化传输速率为目标,利用改进的正交匹配追踪算法求得预编码向量,从而获得互耦效应下的最优波束．仿真表明,这种波束预编码方法能够有效地抑制互耦效应造成的波束畸变,保证通信质量．     

天线互耦对X型极化分集系统中信道参数的影响

基于等效网络拓展模型,通过耦合矩阵级联的方式建立了包含天线单元间互耦影响的X型极化分集系统理论分析模型,进而推导出天线单元平均接收功率以及空域相关系数的解析式,由此可以分析天线间互耦与来波平均到达角对天线单元平均接收功率及其信道容量等的影响．仿真结果表明,在以对称振子为单元的分集系统中互耦降低了天线单元平均接收功率及其信道容量．     

一种圆形智能天线阵的实现及其互耦研究

利用遗传算法和矩量法相结合的方法,优化设计了智能天线阵列单元——同轴串馈印刷振子天线．分析了考虑互耦影响的圆形智能天线阵,考虑互耦的计算更接近实际情况,通过实验天线验证了其有效性．     

互耦对阵列信号处理影响及其补偿的若干问题

文中讨论了考虑阵列天线单元互耦时阵列信号处理的若干问题,主要分析了互耦对自适应零点形成、超分辨方向估计、超低副瓣的影响及其在确知互阻抗情况下的补偿问题(统一方向矢量补偿方法),为了较直观地看出10元等距线阵的互耦对这三大问题的影响情况及补偿的有效性,文中还用矩量法精确计算了互阻抗并分别对此进行了计算机模拟。     

单元互耦对自适应平面阵列性能的影响

采用混合法-矩量法和并矢格林函数法,着重研究了微带天线单元间的互耦对自适应平面阵列输入驻波比、波束指向、方向图的副瓣电平和零点位置的影响,最后通过测试对上述影响进行了验证,理论和实测较为一致。结果表明,在移动通信中,基站自适应平面阵列的设计必须考虑辐射单元互耦效应。     

基于Y型阵MIMO天线互耦效应及信道容量

针对多输入多输出(MIMO)天线阵列在阵元间距较小及平均波达角较大时信道容量会急剧下降的问题,提出了基于Y型阵列结构的MIMO接收天线模型.利用天线阵列互耦效应等效网络模型,导出Y型阵模型的信道相关性和互耦相关性的闭合表达式,阐明了其阵列互耦效应下信道相关性与无互耦相关性之间的关系.分析了入射信号的中心到达角和角度扩展分别对互耦效应下Y型阵MIMO信道容量的影响.与均匀圆型天线阵列性能比较结果表明,Y型MIMO天线阵列能充分利用其空间结构,具有稳定的信道容量,且信道容量优于均匀圆型天线阵列,能有效地改善阵列互耦效应,提高系统性能.     

超低副瓣阵列天线不同扫描角度幅相误差影响的研究

天线阵各单元间相互耦合,使超低副瓣阵列天线的性能发生改变.传统的幅相误差分析,很少考虑互耦影响.这里在考虑互耦影响的条件下,讨论幅度误差和相位误差对超低副瓣阵列天线性能的影响.利用矩量法对天线阵列进行互耦分析,并计算了天线阵列各单元的本征激励方向图.以八单元Chebyshev等间距直线阵为例,采用本征激励分析方法进行了数值统计分析,在不同的扫描角度下,模拟得到了幅度误差、相位误差对超低副瓣阵列天线副瓣最高电平影响的关系曲线.结果表明,随着扫描角度的增加,幅相误差和互耦对天线阵的影响也逐渐增加.采用的方法是适合于阵列天线大规模数值模拟计算的有效方法.     

超低旁瓣阵列天线的本征激励互耦分析

采用本征激励方法，对超低旁瓣阵列天线中互耦效应的影响进行了研究。推导了天线电流分布的pocklington积分方程，介绍了矩量法求解各阵元的电流分布的方法。计算了天线阵列各单元的本征激励方向图。在此基础上，采用阵列本征激励分析方法对Chebeshev天线阵进行了互耦分析和修正。模拟了不同主旁瓣相对电平超低旁瓣天线的方向图及其与最高旁瓣电平的关系曲线，并给出了相应的修正结果。讨论了不同单元数目的天线阵，互耦所导致的影响。结果表明天线阵的主旁瓣相对电平越低、天线阵单元数目越少，互耦的影响越大。可以看出，采用的本征激励方法是高速的和有效的。     

一种新的均匀圆阵互耦校正算法

提出了一种估计均匀圆阵互耦系数的算法. 该算法首先将包含互耦系数信息的信号子空间向量表示为互耦系数矩阵和理想阵列导引向量的乘积. 然后，对互耦系数矩阵进行变换，进而用一个列向量表示出互耦系数矩阵中的全部独立元素； 并提出了基于最小条件数准则下对矩阵求逆从而给出此列向量的估计. 仿真证明了该方法可以准确估计互耦系数矩阵，并对小误差微扰具有一定稳定性.     

小规模天线阵列波束指向校准算法研究

基于有源方向图叠加原理和杂草入侵优化算法对小规模天线阵列的波束指向进行了校准。对于小规模阵列,由于天线单元之间的互耦导致阵中每个单元的方向图各不相同,如果使用阵因子理论对其配相,阵列无法扫描到期望的波束指向。为了考虑互耦的的影响,利用有源方向图叠加原理合成整个阵列的方向图;再将杂草入侵优化算法和有源方向图叠加原理进行结合对每个单元的馈电相位进行优化。基于该混合算法,对一个7元平面阵列进行了优化,优化后的相位分布可以使该阵列扫描到期望的波束指向,解决了小规模阵列的波束指向偏差问题。     

大型阵列天线阻抗矩阵和散射矩阵的求解及应用

通过公式推导,给出阵列天线阻抗矩阵和散射矩阵与辐射场之间关系的解析表达式,进而提出一种运用仿真软件HFSS来求解阻抗矩阵和散射矩阵的方法．运用小型阵列的阻抗矩阵来等效大型阵列的阻抗矩阵,将其代入推导所得表达式,实现了大型阵列辐射场的精确计算．基于此辐射场的计算方法,运用遗传算法通过优化各单元的馈电幅度和相位来进行大型阵列方向图的精确综合．以16元微带贴片直线阵列天线为例来对该综合方法的有效性进行评估．实验结果表明,优化后,在精确实现-25°~25°范围内主波束扫描的同时,最大副瓣电平都控制在-18.24dB以下; 与均匀阵相比,其半功率波瓣宽度均未展宽,增益损失小于0.85dB; 计算结果与HFSS仿真结果基本一致．     

阵列天线阵元互耦的一种校正方法

提出了一种阵列天线阵元间互耦的补偿方法．该方法避开了天线阵列互阻抗难于准确测量的问题,通过在无互耦的理想阵列模型下逼近实际测量得到的方向图,求得阵列的互耦矩阵,并利用该矩阵消除互耦对阵列综合的影响．仿真结果表明了这种方法的正确性和有效性．     

天线方向图综合中的本征激励方法

给出矩量法分析天线阵列时本征激励模式的不同定义．使用单元间无耦合的理想阵列来逼近有耦合的实际阵列．可以把理想阵列单元的电流分布经过等效转化之后得到的系数去激励有耦合的阵列,可在有互耦的阵列上综合出与理想阵列一致的方向图．因为在优化过程中减少了精确的电磁场分析而大大缩减了考虑耦合的实际阵列方向图综合时间．最后给出算例验证了笔者思路的正确性．     

阵列单元取向对DOA估计的影响

针对以往DOA估计算法中智能天线系统的阵列单元模型多采用全向振子的情况,分析了当天线单元存在方向性时对MUSIC算法估计信号到达角的影响,并在进行阵元互耦校正后,讨论了影响MUSIC算法分辨率的一些因素,通过计算机仿真结果的比较表明单元取向、阵列方向性、信噪比对到达角分辨率有较大的影响。     

宽带双极化探头阵列的设计

近场测量系统中,用探头阵列代替单探头能大量减少天线的测量时间．设计了一种由4个双极化印刷振子组成的宽频带直线阵列,由两个单线极化印刷振子垂直交叉组成的双极化印刷振子作为阵列单元,再将4个双极化印刷振子天线排成直线阵列,提高了阵列单元间的隔离度．实测结果表明,阵列中相同和不同极化方式的单元间隔离度大,达到-20 dB,单元间的互耦较小,相对带宽73.2％,说明该方法是正确可行的．