基于FIR滤波器的改进恒定束宽波束形成算法

针对宽带信号中不同频率分量所对应的增益不同导致阵列接收信号产生失真的问题,提出了一种基于FIR滤波器的恒定束宽波束形成算法.该算法利用FIR滤波器阵列结构和麦克风均匀线阵列的对称属性,确定波束形成算法恒定束宽的频率范围并获得近似恒定束宽的阵列响应;针对相邻的截止频率之间波束宽度的波动较大问题,设计了参考波束并利用最小二乘法获得最优权值;最后对最优权值进行归一化处理,获得了均匀增益.仿真和实验验证了算法的有效性.     

基于最差性能最优的稳健宽带恒定束宽波束形成

针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能下降的问题,提出一种基于最差性能最优的稳健宽带恒定束宽自适应波束形成算法.该算法首先利用空间响应变化约束,实现宽带恒定束宽;然后在约束边界上推导最差性能最优方法的等式约束表达式,并利用拉格朗日乘子法求解最优权矢量;最后给出了拉格朗日乘子的取值范围.仿真实验和理论分析表明:该算法在实现恒定束宽的同时具有较高的阵列输出性能和较好的稳健性;另外,该算法的参数选取方法较为简单,避免了传统最差性能最优方法中的广义特征值分解、牛顿迭代及二阶锥规划求解等,计算量较低.     

基于数据预处理的改进GS正交化波束形成

针对常规Gram-Schmidt（GS）正交化算法在训练快拍中混有期望信号时,自适应波束会出现期望信号相消的问题,提出了基于数据预处理的改进GS正交化波束形成算法. 该算法构造阻塞矩阵进行数据预处理剔除期望信号,估计对应的协方差矩阵,并对其进行GS正交化重构干扰子空间,将静态加权矢量向干扰子空间作正交投影得到自适应权矢量. 同时,为准确估计干扰子空间,对协方差矩阵的正交化自适应门限进行了修正. 仿真结果表明,所提算法的输出信干噪比（SINR）比其它GS正交化算法有2 dB以上的性能改善.      

脉冲步进频率雷达宽带数字接收

根据脉冲步进频率信号的特征，提出了一种新的宽带数字接收方案．通过对回波脉冲串的分组采样和数字正交混频，实现了宽频带的步进频率脉冲信号的频率搬移，显著降低了信号的采样速率和硬件实现的复杂性．通过多级滤波设计和结构优化，简化了处理结构并提高了滤波性能和实时性．该宽带数字接收处理方法从根本上解决了传统的步进频率混频和相干检波模拟电路中存在的寄生调制和I／Q通道幅相不一致的问题．利用QuartusⅡ软件进行了电路设计和时序仿真，仿真结果表明该数字接收机的处理性能可以满足实时处理的要求，有很好的仿真成像结果．     

一种具备自动增益控制功能的宽带正交解调器

为了实现无线电接收机对多个通信标准的兼容和对信号链路增益的自动调节,提出了一种适用于宽带(0.8~2.7GHz)接收机并具备自动增益控制(AGC)功能的正交解调器。该解调器的信号主路上采用一个宽带设计的射频可变增益放大器和一个中频可变增益放大器,频率变换则通过一个增益可调的吉尔伯特单元实现。在信号反馈环路上采用一个均方根功率检波器检测输出信号的幅度并转换成直流电压,然后通过检波器输出的直流电压控制主路上各个模块的增益,从而形成一个AGC闭环系统。该解调器仅采用模拟电路实现AGC功能,避免了传统数字辅助型AGC需要大量端口、算法实现复杂和精度受有限步长的限制等缺点。该解调器在0.18μm BiCMOS工艺平台下设计并流片验证,测试结果表明:在0.8~2.7GHz内,正交解调器的可调转换增益范围为-36~36dB,解调带宽为100MHz;最大增益下噪声系数为9dB,正交相位误差1.6°,幅度误差为0.9dB。     

基于FFT的空间重采样算法的性能分析

空间重采样方法是一种不需要角度预估计的宽带DOA估计方法,它利用相位聚焦的方法实现宽带信号中不同信号子带的信号子空间的一致.而基于FFT变换的空间重采样算法利用傅里叶变换特性实现空间采样频率的变换,但此方法对阵元的选择以及参考频率的选择等都有一定的要求,本文从阵元个数、参考频率、子带划分、信号入射角度以及信号带宽等多个方面对基于FFT空间重采样算法进行了全面细致的性能仿真分析,为该方法的应用推广、工程实现提供了较为有意义的参考.     

一种样点缺失条件下的跳频信号参数估计方法

在样点随机缺失条件下研究跳频信号参数估计问题具有现实意义。 针对样点缺失条件下线性时 频分析方法失效的问题, 提出了一种基于正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP) 和卡尔曼滤波 (Kalmanfilter,KF) 的跳频信号参数实时估计方法。 该方法对信号加滑动窗, 将窗内样点随机缺失建模为 一个信号稀疏表示问题, 傅里叶正交基作为过完备字典, 利用 OMP 直接估计窗内信号频率而不需要恢复信 号。 KF 针对估计得到的信号频率进行平滑, 当频率跳变时, KF 的频率预测值将严重偏离历史值和频率估 计值, 偏离程度作为跳变时刻估计的依据。 仿真结果和对比实验表明, 在样点没有缺失时, 该方法具有更优 的跳频信号参数估计性能, 在滑动窗长足够并满足信号稀疏度要求时, 即使在样点缺失的条件下, 依然可以 获得有效的跳频信号参数估计结果。     

周期信号直接数字式合成中的波形设计与频谱分析

在利用直接数字式合成方法产生周期信号时,信号的频率分辨率和带宽直接受限于合成系统的工作频率和存储容量。分析了直接数字式信号合成系统的输出频谱与相应波形序列的离散傅里叶交换(DFT)之间的关系,在此基础上设计出3种波形序列,其中两种序列能够在不改变合成系统工作频率和存储容量并且不影响合成信号幅频包络的情况下提高其频率分辨率,可用于某些宽带高频率分辨率周期信号的直接数字式合成,另一种序列可用于在波形数据限定的情况下对合成信号的频谱按一定规律进行调整。图1,参8。     

一种应用于超高速ADC中6G/8GHz的高精度正交时钟产生电路

正交时钟被广泛地用在正交频分复用(OFDM)通信系统的时间交织模拟数字转换器(ADC)中.正交信号的相位偏差和时钟抖动对整个系统都有着重要的影响.针对时间交织ADC的应用需求,提出一种宽带的输出相位可调的正交注入锁定分频器,通过调节注入信号和耦合信号的能量来改善因器件失配和工艺偏差等造成的正交信号的相位误差.在此基础上设计了一个基于LC压控振荡器的电荷泵型锁相环.该锁相环采用TSMC65nm工艺设计,正交时钟的频率输出范围是5.8~6.5GHz和7.1~8.3GHz,正交相位的平均误差小于0.26°,满足系统设计的预设指标.     

基于窄带信号DOA估计的宽带相干信号DOA估计方法研究

提出了一种用窄带信号的波达方向(DOA)估计方法与宽带聚焦的方法相结合来估计宽带相干信号的DOA的方法.先利用相干信号子空间法将带宽内各个频率点的信号子空间聚焦到参考频点下的同一信号子空间,然后利用窄带信号的波达方向估计方法对DOA进行估计.用了一种新的无需谱峰搜索并且不要对噪声方差进行估计的窄带SSESPRIT算法进行宽带波达方向的估计,为了比较又用了经典的需要进行谱峰搜索的窄带MUSIC算法进行宽带信号的一维及二维波达方向的估计,仿真实验结果验证了方法的有效性.     

一种基于牛顿下山法的宽带阵列方向图综合算法

基于自适应迭代理论,提出了一种应用于宽带阵列方向图综合的权函数迭代算法.该算法将方向图函数作为目标函数,利用牛顿迭代法的二次收敛特性,自动迭代权函数,使其模值逼近参考方向图.仿真结果表明,所提出算法能够很好地达到主瓣恒定、旁瓣降低的预设指标.     

基于压缩感知的频率不变波束旁瓣水平优化方法

频率不变波束形成技术属于恒定束宽波束形成,能解决宽带信号中不同频率分量对应的波束响应不一致的问题.针对现有的一类将恒定主瓣宽度作为约束条件的频率不变波束形成方法,当阵元个数确定以后,形成的波束旁瓣水平往往达不到实际需求的问题,借助压缩感知理论,提出了一种改善波束旁瓣水平的新方法.提出的方法引入压缩感知理论(compressed sensing,CS)进行信号的预处理,并利用二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)进行频率不变波束形成.由于压缩感知的恢复算法可以对压缩采样矩阵采集的信号进行精确重构,从而达到以更少的阵元获得相同的波束形成器性能.换言之,在相同的阵元个数条件下,通过阵列虚拟扩展增大了阵列的孔径,提出的方法比基于SOCP的频率不变波束形成方法有更低的旁瓣水平,仿真结果也表明了该方法的有效性,在相关的工程实践中具有一定的参考价值.     

跳/扩频测控信号自适应波束形成方法

为解决跳/扩频测控中阵列天线设计所面临的信号频带宽、空域范围广、干扰强度大等问题,将线性约束法与二阶锥规划方法相结合,得到能够同时满足频率不变、方向不变的波束形成算法.利用二阶锥规划将波束形成器的设计转化为给定频率响应的FIR滤波器设计,针对用于宽带波束形成的FIR滤波器的非线性相位特点,采用最小均方误差准则,使所设计FIR滤波器的频率响应逼近于期望滤波器.通过增加约束条件,使不同空间指向的主瓣宽度基本保持不变,并在干扰方向形成宽零陷来有效抑制宽带干扰.仿真计算表明,在跳/扩频信号的工作频带内,波束方向图能够保持很好的频率不变特性,且在±60°范围内波束方向图的主瓣束宽、增益、零陷与参考波束基本保持一致,能够更好地满足航天测控任务对阵列天线的需求.     

低复杂性宽带自适应天线阵列

 基于频率不变思想,提出一种适用于宽带无线通信系统下的,新的宽带自适应天线阵列。能在信号频带范围内,保持天线阵列响应基本不变。同时通过窗函数来控制旁瓣的幅度。相对于传统的宽带自适应天线阵列,具有收敛速度快,复杂性低的特点。     

Calculation of baffle effect and mutual interaction between elements for an underwater acoustic conformal array with application to the optimization of projecting beampattern

The boundary element theory together with the optimization method is used to calculate the driving voltage weighting vector of a conformal array of underwater acoustic projecting transducers to obtain a low-sidelobe beampattern. At first, the relationship between the acoustic radiated field and the vibra- tion velocity of the array is formulated from the boundary element equation when the boundary im- pedance of the array baffle is specified. Then, the mutual impedance matrix of the array is calculated, and the relationship between the driving voltage and the vibration velocity of the transducers is pre- sented based on the equivalent circuit principle. At last, the driving voltage weighting vector of the array is calculated through an optimization method to obtain a low-sidelobe projecting beampattern. Computer simulation is conducted for a 14-element conformal array. An experiment has been carried out to measure the radiation directivity of the array in an anechoic water tank. The calculated and the experimental results show that the proposed method accounts for the acoustic effect of the baffle and the mutual interactions among transducers successfully and obtain a low-sidelobe projecting beam- pattern, and at the same time provide the largest amplitude of pressure in the axial direction when the maximum amplitude of the driving voltage weighting vectors keeps unchanged.     

一种新型的宽带双极化基站天线

提出一种新型的宽带双极化辐射单元,该辐射单元的辐射臂由普通方形对称振子的辐射臂向内折弯构成,形成一个附加小U型,它可以展宽带宽,且缩小辐射单元的口径面积;采用内部相向开口的半开放式巴伦结构,并用双倒L型耦合馈电,改善了隔离特性和波束收敛性。利用这种辐射单元组阵,形成四单元的基站天线,仿真结果表明,1.7~2.7 GHz频段内,该辐射单元的电压驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)小于1.4,隔离度小于-30 dB;同时,利用该辐射单元组成的四单元基站天线辐射参数优良,水平面半功率波束宽度达到65°±5°,±60°交叉极化鉴别率小于-12 dB,前后比小于-25 dB。     

宽带SSDF攻击下的压缩频谱感知

在宽带主用户信号的模型下,提出了一种新型的宽带SSDF(spectrum sensing data falsification)攻击模式,并结合了压缩感知(compressed sensing,CS)技术与平均一致(average consensus)算法,建立了可防御这种宽带SSDF攻击的分布式宽带压缩频谱感知模型.频谱感知分为感知阶段和信息融合阶段.在感知阶段,各个CR(cognitiveradio)节点对接收到的主用户信号进行压缩采样以减少对宽带信号采样的开销和复杂度,并作出本地频谱估计.在信息融合阶段,为了更好地排除宽带SSDF攻击节点的影响,建立了子信道声望值指标,各CR节点的本地频谱估计结果以分布式的方式进行信息融合,排除潜在恶意次用户的影响,得到最终的频谱估计结果.仿真结果表明,提出的频谱感知模型可以有效地抵御宽带SSDF攻击,并且利用了恶意次用户节点的有用数据获得了额外的分集增益,提高了频谱感知的性能.     

基于卷积神经网络的宽带合作频谱感知

利用认知无线电网络中的多个次用户所能提供的大量频谱观测数据,提出一种基于卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)的宽带合作频谱感知方案。宽带频谱感知旨在灵活地检测跟踪目标宽带授权频段上的可供使用的频谱空穴,该方案考虑利用宽带频谱上被占用的子带与未被占用的子带之间在信号能量及占用位置方面所体现出的类别差异,通过设计一种CNN模型并基于此对频谱观测数据进行训练学习,得到频带占用模式分类模型,从而实现宽带合作频谱感知。仿真结果证明,与传统的基于能量检测技术和典型机器学习(machine learning, ML)分类算法的宽带合作频谱感知方案相比,该方案在检测性能上具有较大的优势,特别是在低信噪比环境下的检测性能。     

空间平滑和盖氏半径变换的宽带相干信源数估计

采用空间平滑处理和不同信源数估计准则进行宽带相干信源数估计。该方法针对宽带相干信号,不需要聚焦处理,直接对宽带信号阵列采样输出分段并进行快速傅立叶变换(fast Fourier transform,FFT),得到不同频点处的窄带采样协方差矩阵,然后采用空间平滑处理技术进行解相干处理,接着利用信源估计准则进行信源数估计,对每个频点处的结果进行加权处理得到宽带信源数目。仿真结果表明,通过对信息论准则、基于盖氏半径的似然准则、盖氏圆估计准则的性能的对比,进而得到了一种在色噪声下估计宽带相干信源数的方法。     

基于模糊自适应PID控制的汽油发电机逆变电源设计

以中频汽油发电机为背景,设计了一种新型的单极性调制的恒频恒压逆变电源;介绍了中频汽油发电机逆变电源的基本工作原理、控制系统组成及软硬件实现方案;针对汽油发电机工作过程复杂,很难建立精确数学模型的情况,对汽油发电机油门进行模糊控制实现了逆变电源的稳定输出,试验表明：设计方案简洁可靠、易于控制,达到了较好的节能效果.