延时误差对光控相控阵天线性能影响的研究

针对光控相控阵天线中光延时链路的延时误差问题,从子阵划分角度建立了一维均匀线阵最大波束偏移角的简化解析模型,分析结果表明延时误差最大允许值与波束目标指向角、阵元数无关,随工作频率的增大而减小.     

基于非均匀子阵划分的MIMO雷达阵列设计研究

本文提出一种非均匀子阵划分的MIMO雷达阵列设计方法,其不但具有和均匀子阵划分的MIMO雷达（也称为相控阵-MIMO雷达）相同的优势—能同时获得相干处理增益和波形分集增益;并且,不同孔径的子阵使子波束的形成更加灵活;更大的子阵孔径给发射端提供了额外的自由度。 理论分析表明,与相控阵-MIMO雷达相比,采用常规波束形成,当干噪比比较低时,所提的非均匀子阵划分的MIMO雷达的输出信干噪比（SINR）更高。仿真实验也证明了上述理论分析的正确性,并表明所提的非均匀子阵的划分方法可以获得更低的副瓣电平。在最小方差无畸变响应波束形成下,零陷更深,输出SINR更高并且抗干扰能力更强。     

MIMO雷达非均匀子阵划分方法研究

提出一种非均匀子阵划分的MIMO雷达阵列设计方法,其不但具有和均匀子阵划分的MIMO雷达(也称为相控阵-MIMO雷达)相同的优势——能同时获得相干处理增益和波形分集增益;并且,不同孔径的子阵使子波束的形成更加灵活;更大的子阵孔径给发射端提供了额外的自由度.理论分析表明,与相控阵-MIMO雷达相比,采用常规波束形成,当干噪比比较低时,所提的非均匀子阵划分的MIMO雷达的输出信干噪比(SINR)更高.仿真实验也证明了上述理论分析的正确性,并表明所提的非均匀子阵的划分方法可以获得更低的副瓣电平.在最小方差无畸变响应波束形成下,零陷更深,输出SINR更高并且抗干扰能力更强.     

光控相控阵天线子阵划分方法的研究

针对在光控相控阵天线中，子阵数和每个子阵内天线单元数的不同会对相控阵系统的性能有明显影响的问题，在光控相控阵天线系统物理模型的基础上阐述了子阵数与主瓣偏移和副瓣电平的关系，提出了利用幅度加权消除副瓣电平的影响，只基于主瓣偏移的子阵划分方法．将2个约束条件减少为一个约束条件，简化了运算过程，并通过计算机仿真验证了结果的正确性和有效性．     

顺序旋转子阵构建变极化单脉冲天线

基于电磁波极化合成理论,设计了一种Ka波段变极化单脉冲微带阵列天线.该天线可由多个顺序旋转的线极化子阵组成,通过改变各个子阵的激励相位实现极化捷变.仿真和实测结果表明,三子阵及四子阵的圆极化纯度较高,和波束波瓣宽度内交叉极化大于20dB,轴比小于3dB;差波束双峰不平度小于1dB,零值深度大于30dB.     

卫通的数字移相电路设计与建模

相控阵天线利用移相器改变波束指向使其对准卫星,同时完成信息交换。每个天线阵列都要使用移相器来完成波束扫描,因此移相器的参数指标,对整个相控阵系统至关重要。设计了一款适用于大S相控阵天线的六位数字移相电路,此电路由六个相移单元级联得到,小相位与大相位分别采用加载线单元与开关线单元实现。通过ADS对移相单元建模与优化,最后得出:在1.995GHz-2.185GHz频段里,中心频点处相移差低于0.6°,插损低于1.35dB,驻波比优于1.45,仿真数据显示,此研究达到大S天线进行波束扫描的移相器的要求。     

多阶密度加权实现低副瓣相控阵

副瓣电平是相控阵天线系统完成抗干扰、减弱背景杂波影响、对抗反辐射导弹的任务的一个重要指标。设计合理的口径分布函数是降低副瓣电平的有效手段。通过分析密度加权法在设计口径分布函数中的误差,采用多阶密度加权法对直接密度加权稀疏阵进行了改进,通过仿真验证了该方法的有效性。     

基于串行RapidIO的舰载相控阵雷达波束控制设计

为了提高舰载相控阵雷达波束指向捷变能力,设计了一种分布式波控系统,其中传输方式采用串行RapidIO,波控主机采用PowerPC矢量运算处理器,子阵运算模块为FPGA。重点推导了舰载相控阵雷达波控码的公式,实现了RapidIO的初始化编程,以及波控主机的波控任务编程。测试波控码的计算和RapidIO通信时间,设计方案能够满足舰载相控阵雷达的波束切换时间指标。     

基于蚁群算法的子阵级自适应多波束形成

在大型阵列信号处理中,可以在子阵级进行数字波束扫描形成多波束,降低硬件成本和系统复杂度,其中子阵划分的优劣直接决定信号处理的性能.针对子阵级多波束形成的问题,提出了一种基于蚁群算法的子阵划分最优策略,该策略将蚂蚁的迁移路径作为子阵划分方案,以峰值旁瓣电平为优化目标进行迭代搜索,使得子阵级自适应形成多波束方向图的旁瓣性能...     

超声相控阵系统中高精度相控发射的实现

相控阵超声发射波束形成中的关键环节是对各阵元的发射相位延时进行精确控制。提出了一种新颖的高精度相控发射电路,它采用波形激励方式,通过D/A转换器将任意复杂的数字波形转换成模拟信号,经放大驱动后激励各阵元发射超声。以波形激励为基础,采用D/A输出时钟和直接数字频率合成(directdigitalsynthesis,DDS)技术相结合的方法实现了高精度的发射相控延时。基于D/A输出时钟的相控发射粗延时分辨率为15ns。基于DDS的相控发射细延时可达到1.41°的相位分辨率,对应3.096MHz发射信号下1.25ns的相位延时。实验表明,该相控发射电路能够达到很高的相控发射精度。     

基于chirp信号的宽频带相控阵雷达数字补偿技术

针对宽频带大口径相控阵雷达孔径渡越时间问题,提出了一种直接宽带数字中频的宽频带相控阵雷达实现框架,并基于chirp信号提出了使用数字去斜技术补偿孔径渡越时间,使用数字本振相位调整补偿射频通道一致性的信号处理方法.结合实际硬件系统验证了方法的有效性和工程可实现性,结果表明本文方法可有效补偿孔径渡越时间和射频通道的不一致性.      

基于协方差矩阵的空间平滑解相干算法

空间平滑是相干信号DOA估计中的一种有效算法,但平滑不仅造成了阵列孔径的减小,而且不能灵活地调整子阵的长度,对于不同的子阵,均需要计算协方差矩阵然后求平均,运算量较大。通过分析协方差矩阵的结构,指出在协方差矩阵中包含了所有子阵协方差矩阵的信息,从而可以通过对协方差矩阵的处理,构成前后向子阵的协方差矩阵,避免了子阵协方差矩阵的运算,可以灵活地实现平滑算法。计算机仿真证明了该处理的有效性.     

一种基于改进空间平滑的信源数估计算法

针对基于信息论准则信源数估计算法不适用于相关信源情况,提出了一种基于改进空间平滑的信源数估计算法。算法对子阵阵元进行新的组合,使得每个子阵阵元数和原阵阵元数相同,取每个子阵协方差矩阵的算术平均,形成一个新的阵列输出协方差矩阵,然后对该协方差矩阵利用信息论准则估计信源数。仿真分析表明,算法在相关信源存在情况下,能正确估计出信源个数,提高了阵元利用率,在低信噪比和低快拍数时,性能优于空间平滑信息论算法。     

子阵结构FDA阵列模糊函数建模与研究

基于模糊函数的优化是频率分集阵列FDA雷达波形设计的重要手段，针对现有文献中缺乏对子阵结构频率分集阵列模糊函数研究的问题展开分析。首先建立了窄带条件下发射简单脉冲的FDA阵列数据模型，对比了FDA阵列与相控阵的方向图特性；在此基础上，基于信号经匹配滤波器输出的时域卷积出发推导出FDA阵列在三种接收信号处理机制下的复型模糊函数；然后，对采用不同频控函数的交叉子阵FDA阵列的发射方向图特性、模糊函数特性分别展开分析，并用仿真验证了采用正弦频控函数的FDA阵列具有较好的干扰抑制性能的结论，从而为后续基于子阵FDA阵列的模糊函数设计雷达波形以实现干扰抑制的一系列研究奠定了重要基础。     

均匀邻接子阵的栅瓣抑制

为了抑制均匀子阵在扫描过程中可能出现的栅瓣,提出了一种基于分区优化的栅瓣抑制方法,并探讨了分区原则及基于粒子群优化算法的栅瓣抑制优化方法,以含3个4单元子阵的阵列进行仿真.结果表明,每个扫描区间内阵列旁瓣电平均低于-22 dB.该方法应用于数字多波束形成时同样有效.     

一种均匀阵列下的ESPRIT改进算法研究

 通过对均匀阵列下ESPRIT算法的研究,提出了1种基于ESPRIT的新算法,该算法采用后向平移技术,通过对旋转矩阵的改进,使用同一几何阵列构造2个子阵列,而不需再将其拆分为2个子阵列,从而能够增加阵列的有效孔径,进而有效地估计出信号的波达方向,并给出了计算机仿真结果.     

基于孔径分割的相控阵雷达认知成像调度算法

在相控阵雷达资源调度研究领域,关于时间资源的分配已较为成熟,然而对于孔径资源的分配方面尚有待深入研究。针对相控阵雷达成像任务的调度问题,提出了一种基于孔径分割的多目标认知成像调度算法。首先对目标的回波特征进行认知,计算出目标成像所需占用的时间资源、孔径资源及综合威胁度;然后根据反馈信息,对多个成像任务进行合理调度;最后利用基于压缩感知的稀疏孔径ISAR成像方法对各个目标进行成像,实现多个任务在孔径上并行,在时间上交替执行。仿真实验表明,在保证成像质量的前提下,基于孔径分割的自适应调度算法能够提高成像任务的调度成功率与雷达系统的资源利用率。     

多参量超声相控阵技术的研究进展

超声相控阵结构健康监测在大部分结构较为复杂的缺陷检测中是一个极具应用前景的检测技术,它通过计算激励信号的时间延迟而改变波束偏转角,实现对结构的多方位扫描,并通过扫查图像获得检测结果。研究表明,该方法产生的超声波在工件损伤处的聚焦效果尤为明显,缺陷信号能量显著增强,可有效提高信噪比。主要就超声相控阵技术使用过程中,换能器指向性的影响因素和阵元数与聚焦深度之间的关系进行综述;在此基础上,针对复杂结构存在的缺陷检测问题进行常规无损检测与相控阵检测对比分析,详细阐述了相控阵的优势与不足,为更好地辨识由相关因素造成的不良缺陷提供理论基础,并为后续研究指明方向。