基于改进的粒子群算法实现阶梯幅度量化相控阵天线的低副瓣

 从统计意义上逼近传统的连续加权分布,利用无约束优化方法求出一组最优量化台阶.在此基础上,提出处理加权宽度的改进约束整数粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法,实现阶梯幅度量化加权.设计了处理量化幅度权值的Powell PSO混合算法,进一步降低峰值副瓣电平.首次设计星载降水测量雷达(precipitation radar, PR)相控阵天线的低副瓣,改进的PSO算法在寻优能力、算法鲁棒性方面都得到了增强.     

超低副瓣相控阵天线的优化综合技术

研究超低副瓣相控阵天线的优化综合技术和互耦补偿技术。方法提出了天线单元间互耦的直接优化修正方法,该方法利用晨线性最优化方法进行超低副瓣相控阵天线综合设计,将单元间的互耦直接计入优化计算中,可使天线阵综合优化和互耦修正一次完成。结果给出了在天线阵不扫描和有一定扫描角度情况下,诮经耦直接优化修正方法的综合优化结果。     

超低副瓣相控阵天线的优化综合技术

目的　研究超低副瓣相控阵天线的优化综合技术和互耦补偿技术。方法　提出天线单元间互耦的直接优化修正方法。该方法利用约束非线性最优化方法进行超低副瓣相控阵天线综合设计,将单元间的互耦直接计入优化计算中,可使天线阵综合优化和互耦修正一次完成。结果　给出了在天线阵不扫描和有一定扫描角度情况下,应用互耦直接优化修正方法的综合优化结果。结论　该方法只调整幅度激励,使天线阵达到超低副瓣和实现互耦补偿,有利于工程实现。     

声压加权法在平面相控阵声聚焦控制中的应用

通过对被控点声压进行幅值和相位补偿,得到了一个简化的声压加权公式.应用该公式预设被控点声压值,结合改进的伪逆矩阵算法得到振源的振幅和相位.基于该合成模式,设计了一个由10×10个小正方形阵元构成的平面相控阵,并对多焦点声场的合成进行了数值仿真.结果表明,该方法可提高声能在目标点的沉积能力,具有较高的声场合成效率,为超声热疗中声聚焦控制提供了一条有效的途径.     

密度核估计的随机加权逼近

本文对密度核估计的随机加权作了研究,在适当的条件下,证明了密度核估计的随机加权逼近的相合性。     

超低副瓣波导缝隙阵列天线系统

超低副瓣天线是雷达系统的重要部件,天线体制和指标在很大程度上决定了雷达的整体性能.文章讨论了一种可用于三坐标雷达的超低副瓣天线系统,该系统由窄边缝隙波导线源在垂直方向组阵,发射采用相位加权技术实现垂直面赋形波束覆盖,接收采用DBF体制;并给出了相应的测试结果.     

多阶上下文自适应二进制算术编码实现

提出了一种基于多阶上下文自适应的二进制算术编码算法.考虑了编码符号序列之间的相关性,用符号序列的大概率值代替单个符号的较小概率值,由此建立了多阶上下文概率模型,降低符号间的冗余度. 将此模型应用到二进制算术编码中,形成了一种比传统二进制算术编码更有效的方法,能让平均码长变短并使得码字的信息量逼近符号的熵率,从而显著提高二进制算术编码的数据压缩比(可高达90%).对不同类型的数据文件进行实验测试,结果显示其压缩编码效果良好.     

马尔可夫过程密度核估计的随机加权法

设{Xn,n≥1}是一严平稳马尔可夫过程,并且具有未知的密度函数f(x).我们用随机加权统计量对f(x)进行估计,并且讨论了随机加权估计的均方相合性,可积均方相合性等.     

低副瓣天线及多层天线罩一体化仿真

多层介质天线罩对机载天线低副瓣性能有显著的影响,对带罩天线的方向性进行一体化分析有助 于机载天线的优化设计。根据复射线理论,利用复源点远场具有的高斯波束特性,对低副瓣天线的方向图 主副瓣进行模拟,随后计入表征主副瓣的各个复源点场在多层天线罩内的反射和透射影响,最后在远区通 过叠加所有复源点的透射场而得到带罩天线的远区方向性图。由于复源点场和集合复射线法的简易性,大 大简化了带罩天线的理论分析过程,有利于天线及天线罩的整体优化设计。文中以二维圆柱天线罩内的12 单元线阵为例/给出了相关的分析和计算结果,证明了文中方法的可行性和简捷性,并得到一些具有参考 价值的结论。     

基于相位交织的相控阵雷达通道幅相误差在线监测和校正方法

针对相控阵雷达天线通道间存在幅度和相位误差,使得天线系统性能恶化的问题,该文采用一种相位交织算法实时提取一维相控阵雷达天线阵元幅度相位值,实现了天线性能在线监测和校正;并利用提取的阵元幅相信息形成方向图,根据波瓣统计特征,对天线性能进行评估。仿真和试验数据验证了该文方法是有效可行的。     

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．     

声波测井相控线阵辐射器幅度加权的优化设计

对声波测井相控线阵声波辐射器进行了幅度加权的优化设计。分别针对辐射声束主瓣和旁瓣的最小化条件建立了相控线阵幅度加权的优化目标函数,采用拉格朗日乘子算法对目标函数进行非线性规划,并确定了最优幅度加权因子。通过数值计算对比分析了均匀幅度加权和不同幅加权条件下相控线阵声波辐射器的指向性以及辐射声束角宽的差异。结果表明,优化设计可以很好地实现相控线阵辐射旁瓣的最小化和给定旁瓣级条件下声束主瓣角宽的最窄控制,并且可以根据声波测井的不同要求提供相控线阵辐射器幅度加权的优化参数。     

Beam shaping with limited amplitude weight values for satellite active phased array antenna

针对星载DBF有源相控阵天线发射波束赋形的实际需要,提出了一种基于有限幅度加权的波束赋形方案。采用双重编码遗传算法实现了该方案。分别采用有限位长度的二进制编码和实数编码对阵列加权矢量的幅度和相位进行编码,使得阵列加权矢量的幅度仅在几个离散的台阶上变化,限制了阵列加权矢量幅度的动态范围,该方案在方向图旁瓣和功率放大器的效率之间取得了折衷,更适合于实际应用。与复数编码遗传算法相比,在保持最优解的精确度的同时,由于幅度维上搜索空间的减小,加快了算法的收敛速度。为了进一步提高算法收敛速度和避免算法“早熟” ,提出了一种基于”物种多样性“选择保留策略,并对算法采用了自适应交叉和变异概率,使算法更有把握得到全局最优或准最优解。     

机载相控阵雷达前视圆面阵天线的方向图的合成

执行地面目标检测任务的机载相控阵雷达通常采用前视阵．介绍了机载相控阵雷达中的前视圆面阵的结构，推导了天线的方向图的计算模型，并就口径场分布为均匀分布的情况下的方向图进行了仿真分析．所得结果有助于研究基于前视圆面阵的空时自适应处理.     

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。     

相控震源地震波定向技术

针对采用多个震源同时工作的组合地震勘探,仍有所使用的震源数目受限,不适于大倾角地层勘探的问题,提出了一种产生定向地震波的方法.该方法将相控阵技术应用于可控震源阵列,通过控制相邻震源的相位差恒定,使各震源产生的地震波在某个方向上同相叠加,震动加强,形成定向的地震波束,且地震波方向、宽度可控.并从理论上分析了可控震源阵列的震源数目,空间排列方式,相差与定向地震波的关系;仿真形式给出定向地震波方向图.结果表明,采用该方法可使检波器接收信号的信噪比从组合地震的17.34 dB提高到27.7 dB,地震剖面图的分辨力提高17%.     

基于超声相控阵的机器人避障设计

对机器人避障系统的超声相控阵进行了二维相控阵设计,给出了一种聚焦扫描的新方法,分析了回波信号。通过对前方[WTBX]m*n[WTBZ]个点的聚焦,实现了对前方环境中障碍的实时探测。     

基于二维阵列的相控阵超声三维成像实现

基于二维阵列的三维成像在实现上具有阵元多、通道数多、系统复杂、回波信号弱等困难。从阵列探头的设计着手,分析了时间空间信号在离散有限长窗函数下的行为特点,推导出阵列探头设计的一般规则;在此基础上,利用脉冲回波场理论,通过计算机模拟,设计了8×8二维阵列探头,并利用该阵列实现了相控阵超声三维体数据的扫查和显示。实验表明,该系统和阵列探头具有良好的性能,扫查所得人工缺陷的三维超声图像提供了很好的轮廓、走向等信息。     

大口径宽带数字延时相控阵天线

不同于窄带相控阵天线,空间色散和时间色散是大口径宽带相控阵天线需要解决的2个主要问题。文章采用了子阵加数字延时滤波器的整体结构设计,把大口径阵列划分为很多个较小口径的子阵,并采用传统窄带相控阵天线加权方法,完成子阵的波束合成;子阵间的波束合成,则采用数字延时滤波器实现。在介绍了子阵划分方式的基础上,对延时滤波器的时域设计方法进行了阐述和分析。通过延时滤波器仿真,证明了滤波器设计方法的正确性;通过系统方向图仿真,证明了子阵加数字延时滤波器的设计方法,克服了空间色散和时间色散问题。     

用于相控阵雷达的新型铁电移相器

研制了一种用于相控阵雷达的新型铁电体陶瓷移相器.利用四级阻抗匹配技术有效解决了铁电体陶瓷移相器中高低介电常数材料间的匹配问题,设计出了移相器的整体结构.研制出了BST基铁电体陶瓷材料,其介电性能的静态介电常数为98～100(3.2 GHz)、高频损耗为0.004 7(3.2 GHz)、调谐率约为15%(E=5 kV/mm).利用上述材料实现了铁电移相器的制备.实验结果表明:当外加偏置电压为12 kV时,该移相器可实现360°相移,在10%带宽内驻波比小于1.35,移相器损耗小于3.5 dB,功耗小于0.4 W.