均匀圆阵列天线仿真系统设计

均匀圆阵列天线以其优越的系统性能在通信、雷达探测、导航制导等许多领域得到了广泛的应用。该文建立了均匀圆阵列天线的系统模型,在此模型基础上对天线的系统性能和各种误差的影响进行了仿真分析,并针对接收信号的不同类型选择了合适的算法,进而完成了波达角估计（DOA）和输出特性的仿真分析。文章中还介绍了用MATLAB实现均匀圆阵列天线（UCA）仿真系统的思路、方法及实现方案,并建立了对均匀圆阵列天线进行全面分析的模拟仿真平台,为实验室研究提供了方便的工具。     

阵列天线方向图仿真系统设计与研究

针对阵列天线的布阵问题,设计了一种阵列天线仿真系统,实现了阵列天线设计的可视化操作.通过设置阵元数、波长、阵元间距等天线相关参数,系统能够实现直线、平面、圆形和圆柱四类阵列天线的仿真分析.针对四类阵列天线稀疏布阵问题,系统采用遗传算法,对稀疏阵列天线的方向图特性进行研究.通过系统的仿真,用户可以直观地观察阵列天线方向图...     

相位激励赋形多波束形成算法分析及仿真实现

数字波束形成是天线技术与数字信号处理技术结合的产物,是智能天线实现空分多址的关键技术.采用相位激励赋形多波束形成技术,给出了智能天线数字多波束形成的优化算法,利用该算法对均匀圆环阵天线各单元权值进行计算,仿真实现了均匀圆环阵天线多波束方向图,在不同方向上同时得到了多个波束.该算法计算复杂度低,空间隔离度好.阵元呈圆环状分布,具有全向搜索特性,克服了直线阵搜索的缺点.该方法还可用于任意单元构成的不均匀阵列天线,以及波束展宽和扇形波束的形成.     

最小冗余MIMO雷达阵列设计

阵列天线的优化设计对降低系统成本、提高系统性能起着关键的作用。最小冗余阵因其能用较少的物理阵元形成较大的阵列孔径而备受关注,但是其阵元位置往往只能通过穷举法搜索得到,而穷举法的运算复杂度很高,因此不利于实际应用。针对这一不足,根据组合设计理论中的循环差集的基本原理,提出了一种基于循环差集的最小冗余MIMO雷达阵列设计算法。该算法利用最少的物理阵元能够得到更大的阵列孔径,并且能解析地求出发射阵元和接收阵元的位置,适用于任意大阵元数情形的阵列优化。仿真结果表明,该算法是一种有效的最小冗余MIMO雷达阵列优化算法。     

基于九元均匀圆阵的MUSIC测向方法研究

为了使基于圆阵的MUSIC测向方法能够分辨相干信号,首先利用阵列变换的方法,将圆阵的阵列流形变成虚拟线阵的阵列流形,再利用处理线阵的空间平滑法对相干信号进行去相关的预处理,进而利用MUSIC算法就可以实现对相干信号的分辨.计算机仿真结果证明基于圆阵的MUSIC测向方法可以对相干信号进行分辨,这为基于圆阵的MUSIC算法的工程实现提供了具有重要参考价值的技术基础和数值结论.     

基于拉普拉斯分布天线阵列下MIMO性能研究

多天线系统是可以克服多径干扰的影响并增加频谱使用效率的系统.MIMO系统的容量增加主要取决于无线电信道的空间相关性性能.主要研究了MIMO天线阵列系统的性能,包括MIMO空间时间相关性和天线阵列配置,推导了当角能量遵循拉普拉斯分布时均匀线性阵列、均匀圆阵的衰落相关性解析公式,并分析了两种天线阵列下的系统信道容量.通过计算机程序模拟仿真验证了分析结果,验证结果表明当阵元间距增大或者衰减因子减小(角度扩展增大)时,空间衰落相关性减小,系统信道容量增大,提升了系统性能.     

基于Systolic阵的IQRD-SMI算法的研究与FPGA优化实现

针对自适应波束形成系统中权值求解计算量大的问题,研究了基于LCMV的逆QR分解算法(IQRD-SMI算法) 及其传统脉动流水的GR-TSA实现结构,在Matlab中对算法以脉动阵搭建并进行算法仿真;分析了CORDIC技术的原理以及如何利用它在FPGA上实现Systolic阵中的处理单元;在此基础上,给出一种基于Systolic阵列的复用IQRD-SMI算法实现结构GR-ITSA,比较了它与已有文献中结构的异同;基于ISE软件,在Xilinx的xc7k325t型FPGA上实现了基于脉动阵列的IQRD-SMI算法的底层设计和硬件仿真,并将FPGA定点仿真数据回传Matlab与计算机浮点仿真数据对比,进而进行系统的性能与误差分析。     

一种阵列天线通道不一致性的校正算法

基于对3G通信网络中阵列天线通道不一致性校正算法的性能分析,提出了一种基于参考信号源的自适应阵列天线通道不一致性校正算法。该算法充分利用了B.Friedlander算法和注入参考信号的校正方法的优点,通过使用参考信号的到达角估计值信息,来自适应地校正阵列天线中各阵元参数的不一致性,这些参数包括增益、幅度和相位因子。计算机仿真实验表明,推荐的算法大大改善了MUSIC算法估计来波信号方向的准确性,其性能远远超过了已有的各种校正算法。     

基于蚁群优化算法的非均匀子阵划分技术

对于大型阵列天线应用于空域抗干扰系统中,为了降低硬件成本和减少计算复杂度,一般通过子阵划分技术将整个阵列划分为若干子阵,子阵内部采用模拟波束形成,子阵间采用数字自适应波束形成;由于均匀划分方法的波束形成方向图中存在栅零点,提出一种基于蚁群算法的非均匀子阵划分技术,将阵列最大输出信干噪比作为适应度函数,应用了概率计算与轮盘赌相结合的路径规划方法;结合信息素初始浓度和启发式信息范围,设计了新的适应度函数值与信息素更新的转换关系;最后对所提算法进行仿真,结果表明在不同规模、不同输入干噪比、不同期望信号扫描角度下,所提算法在输出信干噪比上优于均匀划分方法,且没有栅零点产生,与全阵元的自适应波束形成方向图、输出信干噪比相近,验证了该方法的有效性。     

射频仿真实验室阵列天线物理校准方法

结合射频仿真实验室建设的需要,针对射频仿真实验室阵列天线位置和姿态的物理校准进行了研究,提出了一种全新的物理校准方法.首先,建立了射频仿真实验室阵面坐标系,对球形阵面三元组阵列天线坐标进行了计算,并给出了阵列天线球面坐标的严密算法;其次,围绕物理校准流程,对全站仪的安装方式、观测方法、测试数据归算方法及阵列天线六自由度的调整方法进行了详细介绍;最后,以球形阵面半径为18m和30 m两个大型射频仿真实验室的物理校准结果为例,验证了该方法在精确位置计算方面的效果.本方法具有一定的创新性和工程应用价值,已在多个此类项目中得到成功应用.     

多干扰下GPS接收机抗干扰自适应算法

为了找到一种适合于全球定位系统(GPS)接收机抗压制性干扰的方法,在介绍自适应数字波束形成的基础上,研究了直接矩阵求逆(SMI)和GS自适应算法的基本原理,在GS算法的基础上进行了改进,在均匀线阵中对各算法进行仿真,比较了各算法的优缺点,在运算量小和抗干扰性能稳定的前提下,认为改进的GS算法是适宜于工程实现的一种好方法.     

一种新的子空间投影抗干扰改进算法

子空间投影算法是一类重要的天线阵抗干扰算法。在强干扰环境下,子空间投影抗干扰算法能够有效抑制强干扰,但同时也会造成有用信号损耗。本文从天线阵列增益的角度出发,提出一种基于子空间投影的抗干扰新算法,以有效降低有用信号损耗。仿真实验结果证明,本文提出的新算法可使阵列输出载噪比至少提高1.2dB。     

采用二阶锥规划和压缩感知的方向图综合算法

针对常规自适应方向图综合在求解最优权值向量时需经过复杂的广义矩阵求逆运算,计算过程繁琐,占用存储空间大的缺陷,提出一种采用二阶锥规划与压缩感知理论的改进自适应方向图综合算法。改进的算法将传统算法中的误差性能函数通过数学变换转换成标准二阶锥规划形式快速求解。同时应用压缩感知理论将大规模阵列权值稀疏化处理,从而得到最优天线阵列权值向量并减少训练时间。仿真结果表明,采用二阶锥规划与压缩感知的改进算法在大规模阵列天线方向图综合时求解速度快,运算精度高,且在应用压缩感知后形成的方向图有较低旁瓣,干扰方向零陷深,接近满阵时的波束性能。     

Optimization of circular antenna arrays using the cuckoo search algorithm

This article presents a study of circular antenna array design and optimization using the cuckoo search (CS) algorithm. The goal of optimization is to minimize the maximum sidelobe level with and without null steering. The CS algorithm is used to determine the parameters of the array elements that produce the desired radiation pattern. We illustrated the effectiveness of the CS in the design and optimization of circular antenna arrays by means of extensive numerical simulations. We compared our results with other methods from the literature whenever possible. We presented numerous examples that show the excellent performance and robustness of the CS algorithm and the results reveal that the design of circular antenna arrays using the CS algorithm provides acceptable enhancement compared with the uniform array or the design obtained using other optimization methods.     

干涉式微波辐射计成像算法以及天线阵采样方案分析

对旋转扫描干涉式微波辐射计成像算法进行研究,提出了基于伪极网格傅立叶变换的成像算法,利用一维插值以及一维FFT即可实现图像重建,既提高了成像精度,又保证了成像速度。以3种8单元天线排列方案阵为例,利用本文方法和基于线性插值的笛卡儿网格方法分别进行成像模拟,模拟结果验证了本文方法的优越性,同时表明天线阵排列方案对成像结果影响很大,天线阵基线均匀性越好,数量越多,成像质量就越好。直线阵无法实现基线数量与均匀性的统一,而平面阵可以在较好均匀性情况下实现最多的基线数,是天线阵排列的首选方案。     

基于双焦点设计的平面波束扫描透镜天线研究

为了提升平面透镜天线的扫描性能,以实现波束扫描或多波束应用,首先研究设计了单焦点平面透镜天线,针对单焦点平面透镜天线在大角度扫描时增益降低太快的问题,引入了反射阵和传统介质透镜的双焦点设计方法。基于阵列天线合成理论,计算了双焦点透镜天线的辐射特性。采用多层金属孔阵列单元,建模了平面透镜天线模型,仿真对比了单焦点透镜和双焦点透镜天线的扫描辐射特性。结果表明,在扫描范围（0°-27°）内,双焦点透镜天线的最低增益相对于单焦点透镜天线有明显提升,而且大角度扫描方向图形状也有改善,证明了双焦点的设计方法有效提升了平面透镜的扫描性能。     

自适应阵列智能天线抗干扰性能研究

分析了自适应阵列智能天线的基本原理,给出了基于复数LMS算法的自适应阵列智能天线波束形成方法,同时对该智能天线抗干扰性能进行了Matlab仿真,理论分析和仿真结果表明:自适应阵列智能天线阵能够实时地调整天线方向,使天线的主波束对准期望信号方向,零陷对准干扰方向从而抑制干扰信号,在干扰和低信噪比环境下,接收端使用智能天线可以大大降低误码率,该智能天线具有较强的抗干扰性能。     

增加主瓣增益控制的阵列天线方向图综合遗传算法

阵列天线方向图综合是针对阵列天线方向图进行的相关研究中的一项基础性的研究内容。不同的应用场景中不仅需要设计形式不同的天线阵列,更需要阵列天线方向图并根据不同的性能参数指标要求进行分析优化,从而获得符合使用要求的阵列方向图。针对传统阵列天线方向图综合算法在方向图综合过程中未考虑主瓣增益约束的问题,提出了一种用于阵列天线方向图综合的改进遗传算法。在经典遗传算法的基础上设计了新的适应度函数以满足特殊情况下对主瓣增益进行约束的需求;并在算法计算过程中增加了精英保留策略,设计了随进化代数改变的交叉、变异概率。经仿真实验,结果表明所提算法能够在阵列天线方向图综合时在保证主瓣方向上的增益满足要求的同时可以获得相对低的副瓣电平水平。     

汽车雷达微带阵列天线设计

为提高汽车雷达性能,设计了一款汽车雷达天线,采用4×8微带阵列天线形式,设计中心频率为24.1 GHz,采用指数加权的方式设计馈电网络,以降低副瓣.在HFSS电磁仿真平台上对其进行仿真、优化.仿真结果显示天线最大增益为21.4 dBi,副瓣电平低于-15 dB,H面半功率波束宽度约为10°,在24 ～ 24.5 GHz频段性能稳定.天线整体长约70 mm,宽约36 mm,体积小.将该天线应用于汽车雷达可以探测车辆和障碍物的速度、距离、角度等信息,从而实现防撞预警、盲点侦测等功能.