SUMPLE算法的合成权值相位性能分析与仿真

SUMPLE算法是深空网天线组阵中信号合成的最重要方法之一。研究了合成权值的补偿相位估计性能,从参数估计角度分析了该算法具有较好的合成性能原因。同时,进一步利用SUMPLE算法合成权值之间相位差实现多天线信号间的相位差估计,并推导了估计算法的理论性能以及分析了天线数对算法性能的影响。理论分析与仿真结果表明,天线数越多,相位差估计性能越接近估计下界,较适合于低信噪比下多天线信号间的相位差估计。     

基于GPU的天线组阵信号时延补偿方法

针对天线组阵合成系统对于宽带、高速、并行信号的实时合成需求，设计了基于图形处理器(graphic processing unit, GPU)的天线组阵信号时延补偿方法。首先，分析了典型的整数时延补偿方法在GPU平台上实现的可行性，设计了基于数据块重叠保留的整数时延补偿方法。然后，对比了典型的小数时延补偿方法的优劣，设计了适合于GPU并行加速的频域小数时延补偿方法。最后，对基于GPU的天线组阵信号时延补偿方法进行了实验验证。多次实验测试结果表明，在确保时延补偿正确性的基础上，基于GPU的时延补偿方法相比传统串行CPU时延补偿方法加速比提升了约18倍，采用基于GPU的时延补偿方法可实现对多天线信号的实时合成。     

天线组阵频域合成方法最佳子带划分数分析

为定量分析天线组阵宽带信号频域合成方法中最佳的子带划分数,首先,介绍了频域合成方法并构建了宽带信号合成系统模型;然后,分析了点频信号条件下的合成性能;最后,通过在频域进行积分扩展,得到不同子带划分数条件下的合成损失理论公式。仿真结果表明,子带划分数越多,频域合成方法合成性能越高,但硬件开销越大。以合成损失与硬件开销为评估指标,最佳子带划分数为128。     

天线组阵频域合成方法最佳子带划分数分析

为定量分析天线组阵宽带信号频域合成方法中最佳的子带划分数,首先,介绍了频域合成方法并构建了宽带信号合成系统模型;然后,分析了点频信号条件下的合成性能;最后,通过在频域进行积分扩展,得到不同子带划分数条件下的合成损失理论公式。仿真结果表明,子带划分数越多,频域合成方法合成性能越高,但硬件开销越大。以合成损失与硬件开销为评估指标,最佳子带划分数为128。     

CM/FM智能天线遥测系统仿真

智能天线技术在未来无线遥测系统中有很广阔的应用前景。对PCM/FM智能天线遥测系统进行了仿真分析,为未来智能天线无线遥测系统的设计提供了一定的理论基础。首先对PCM/FM系统建立了信号仿真模型,然后提出了一种基于RLS-CMA和MLMS-CMA算法的混合数字波束形成方案,最后在4阵元均匀线阵下对系统进行了仿真分析。结果表明,在无线遥测系统中采用智能天线技术,能够有效地提高系统的信噪比,改善系统的误码性能。     

共形阵机载火控雷达杂波建模与杂波抑制

共形阵机载火控雷达较常规平面阵机载火控雷达有着更少的负载、更好的空气动力性能及更大的扫描范围等优点。对机头共形阵火控雷达的子阵划分、方向图特性、杂波建模和杂波抑制等问题进行了研究。首先,给出了机头共形阵天线的数学模型和几何结构,依据火控雷达动目标检测需求确定了该天线工作方式和子阵合成方式,并分析了机头共形阵的天线方向图特性;然后,结合共形阵阵面结构特点分析了机头共形阵的杂波谱分布特性;最后,利用空时自适应处理(space time adaptive processing, STAP)方法对共形阵机载火控雷达进行了杂波抑制处理,并通过仿真分析了STAP方法的杂波抑制性能。     

GPS天线阵抗干扰性能分析与改进

空时自适应处理算法能够增强全球定位系统接收机的抗干扰性能,但是通过对均匀线阵和均匀圆阵进行理论分析发现,当强干扰信号垂直于天线阵组成的平面时,使得接收信号协方差矩阵奇异,不能计算最优权值,因而对特定方向的强干扰无法有效抑制。为了防止这种情况的出现,构建了基于立体结构的7单元天线的双正四面体阵,该阵型有效地减少了各天线共面情况的出现。仿真结果表明,新阵型不仅可以有效检测特定方向的强干扰,而且具有更好的天线方向图和捕获性能。     

基于单个多模天线的非圆信号闭式DOA估计

针对因使用天线阵列而造成的天线互耦和阵元位置未核准问题,利用多模天线多个模式输出间的内在联系,以及完全非圆信号的特殊性质,提出了一种旋转不变型闭式波达方向（direction of arrival, DOA）估计方法。由于该法只需使用单个结构紧凑的双锥天线,无须像传统天线阵列一样进行复杂的阵元空间位置校准,适用于阵列摆放空间受限的应用场合。计算机仿真结果验证了算法的有效性和优越性。     

结构变形对相控阵天线电性能的影响分析

分析阵面变形误差对有源相控阵天线(active phased array antenna, APAA)电性能的影响,对研究和发展高性能APAA非常重要。将阵面随机误差和阵面变形作为附加的相位因子引入到天线方向图函数中,建立了平面矩形APAA的阵面变形误差与电性能之间的结构〖CD*2〗电磁耦合模型,并仿真分析了阵面存在变形误差时的天线远场方向图。通过所提方法与结论,工程设计人员可对加工公差提出更合理的要求。     

弹载相控阵天线“最小二乘法——伪Hadamard矩阵”联合校准

为了更加精确地校准弹道导弹导引头的相控阵天线,弥补目前旋转矢量法校准弹载相控阵天线的缺陷,提出了“最小二乘法——伪Hadamard矩阵”联合校准方法。该方法利用最小二乘法拟合算法解决移相器只能提供离散相位变化,不能准确获得使天线合成功率最大时的移相器相位变化值的问题。通过构造伪Hadamard矩阵对天线分组,每一组移相器同时旋转多个阵元相位,使被测信号变化明显。远场校准实验表明,该方法能够对弹载相控阵天线起到非常好的校准效果。     

单脉冲自跟踪体制在车载"动中通"的应用

根据车载"动中通"在卫星通信中的特点,针对该车载站在移动过程中,天线偏离卫星的情况,研究了单脉冲跟踪体制。由于单脉冲跟踪具有实时性好,跟踪精度高的优点,所以在Ku频段具体应用于车载"动中通"中。阐述了单脉冲自跟踪的原理、系统组成以及系统的具体实现方案。实验测试表明,该系统能够获得较高的跟踪精度和跟踪实时性,能够使天线稳定地对准卫星。     

一种基于天线阵列的相干多径信号接收方法

在密集的城区环境下,多径传播导致接收信号的角度扩展和时延扩展,不同路径的到达信号通常具有不同的入射角度和传播时延.传统的波束形成器只针对期望用户的一条主要路径信号进行处理,而其他路径信号作为干扰被抑制.提出了一种基于天线阵列的相干多径信号接收方法,将天线阵列接收到的各路径信号进行延迟相干合并,使得合并信号的信干噪比优于任何单一路径接收的阵列输出信干噪比,从而极大地改善了系统的比特误码率(BER)性能.仿真结果验证了这种接收的方法的有效性.     

基于多径效应考虑的微波着陆系统天线设计方法

为实现最大程度地降低场地环境的多径误差影响,提出了一种MLS(Microwave landingsystem)角度引导天线设计方法.该方法在深入研究场地环境多径误差的基础上,通过定义多径误差因子,给出了引起的测角误差的三方面因素:多径与直达信号电压比、天线波束宽度及多径信号微分偏移量,建立了多径测角误差与天线参数波束宽度和旁瓣电平的关系.以特定环境的MLS方位天线设计为例,给出了保证天线性能的条件下天线孔径尺寸、旁瓣电平和多径误差之间的确定性平衡关系,为MLS设计人员考虑多径误差情况下判定天线参数提供了一种有效的途径.     

多径效应对航向信标系统电磁环境影响分析

着陆导航是飞行安全中的重要一环,随着机场周边建筑物的密集化,由机场跑道周围地形地物产生的多径效应将影响导航信息的准确性。从天线辐射场型的角度,基于二元天线阵对航向信标天线建模,得到理想天线辐射场型;以建筑物反射为例,结合天线镜像原理得到多径效应下的天线辐射场型。仿真对比结果表明建筑物多径效应造成了航向信号方向性变差,幅值发生剧烈跳变。基于航向信标系统高级仿真(advanced trainer on localizer, ATOLL)分别进行进近飞行与圆弧飞行的信号校验仿真,分析多径效应对航道调制深度差值及航道信号覆盖范围的影响,找出某新建机场存在航向信号不稳的原因。     

对合成孔径雷达卫星信号侦察建模与仿真分析

根据SAR卫星天线波束方位向方向性图的特点,建立了SAR卫星天线方位向增益模型,并根据SAR卫星的运动规律,推导了对SAR卫星旁瓣进行侦察的侦察方程。建立了对SAR信号侦察场景模型以及算法流程,仿真计算了在给定跟踪时间的情况下,实现对卫星信号侦察对地面侦察设备的要求。     

ULA中基于LS-ICA的短时高效DOA估计

研究了均匀线阵(uniform linear array, ULA)的波达方向(direction of arrival,DOA)估计问题,提出了一种能充分利用阵列结构上来波数据的信号处理方法进行角度估计。所提方法的关键是采用天线阵列因子的实部来构造新的信号接收模型,进而通过独立分量分析(independent component analysis,ICA)对接收信号进行盲分离,用最小二乘(least square,LS)法求解入射信号的角度,同时给出了天线阵元间距应满足的条件。仿真表明,与多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)方法相比,本文方法能够适应阵元间距的变化,在低信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)时估计性能以及角度分辨力均较优,通过一步粗估计就可获得较高精度且具有实时性,均方根误差(root mean square error,RMSE)向克拉美-罗界(Cramer-Rao bound,CRB)的逼近程度也说明了新方法的优势,此外还可以采用细估计来提高估计精度。     

天线方向图在GPS仿真实验中的应用

利用Spirent公司的GSS6560 GPS模拟器建立了仿真平台,将载体姿态和接收机天线方向图加入到仿真过程中,模拟了载体姿态变化和天线方向图对接收到的卫星信号的影响,针对有无天线方向图和载体姿态变化的不同情况进行了对比实验,分析了卫星信号强度的变化过程,验证了载体姿态变化对接收机工作情况的影响,为GPS接收机测试和有GPS参与的组合导航系统半实物仿真提供了更加真实的仿真环境。     

空时信道建模与智能天线系统性能仿真

性能仿真对于作为第三代移动通信关键技术之一的智能天线技术的研究具有十分重要的意义。本文以Matlab／Simulink为平台，介绍了智能天线性能仿真的基本方法。首先建立了智能天线性能仿真所需的空-时信道模型，说明了该模型在仿真中的实现方法，然后讨论了空-时二维信号处理系统结构和智能天线算法，给出了智能天线性能仿真的软件构架和流程，最后结合对一些智能天线新技术的具体研究，说明了多种仿真中常用的智能天线性能评估方法。