一种阵列天线赋形波束综合优化方法

基于前后向矩阵束研究了阵列天线的方向图赋形问题,提出了一种阵列天线赋形波束综合优化方法.在该方法中,首先确定适当的阵元数目,然后再优化设计激励幅度和阵元位置,最后设计出需要的赋形方向图.在此过程中,先由期望方向图的均匀采样数据构造Hankel-Toeplitz矩阵;然后再对它进行奇异值分解,舍弃不重要的奇异值,得到此矩阵的低秩逼近矩阵;最后基于广义特征值分解求得重构阵列的阵元位置和激励.同时,采用特殊的前后向矩阵来约束极点分布,以保证重构赋形波束方向图的精度可控.仿真实例验证了该方法的快速性和有效性.     

基于伍德沃德-劳森抽样方法的阵列平顶波束综合

为获得高增益和强方向性,阵列天线应运而生,波束赋形技术在降低阵列副瓣电平、扩大阵列角度覆盖范围、抑制干扰等方面具有重要意义。其中,具有平顶形状波束的天线可辐射具有相同增益的波束,实现宽角度覆盖,且伍德沃德-劳森抽样具有方法简单、抽样点少、运算速度快的优势。因此,本文运用伍德沃德-劳森抽样方法对均匀直线阵列进行平顶波束赋形。通过计算抽样点数和抽样点位置,得到激励系数,确定阵元位置,计算出激励电流,从而求得各单元的电流分布,计算出阵列的方向图函数,利用MATLAB编程绘制方向图,并分析其基本特性,同时用控制变量法分析不同参数变化对方向图基本特性的影响。研究结果表明：综合的线阵单元数越多,抽样点就越多,综合得到的方向图就越接近预期,综合后方向图主瓣范围内的波纹起伏越小,副瓣电平越低。此外,定向辐射的平顶波束赋形天线在点对多点的无线通信中发挥着重要作用,也可以应用在车载和机载防撞天线、自动驾驶和飞行器等安全控制中心的核心组件中,市场前景广阔。     

K波段平顶波束赋形反射面天线设计

为了获得照射均匀的平顶波束,使用反射面赋形的方法,设计了一款工作在19～22 GHz的单偏置反射面天线.结合Zernike多项式展开法与遗传算法优化反射面形面,采用天线远场照射面特定区域照射电平差值作为目标函数以实现平顶波束.仿真结果表明,赋形后天线方位面方向图在±8°范围内,照射电平波动小于0.6 dB,电平幅度大于20 dBi.     

MU-MISO场景下最优化和速率的波束赋形

研究了在一个多用户的下行网络中,基于完美信道状态信息(CSI)的波束赋形设计问题.在该场景下,基站配备多天线,每一个用户为单天线.基站将采用发送波束赋形与用户进行通信.考虑在发送总功率受限的情况下,最大化所有用户的和速率.由于目标函数形式复杂并且是非凸的,导致求解困难.为此,提出了一种基于迫零准则的波束赋形方案.该方案将原问题分解为两个子问题,分别求解.仿真结果表明:相比于传统的基于SLNR的波束赋形方案,所提的方案的性能更好.     

相干多径环境下的毫米波大规模MIMO混合波束赋形方案

针对传统全数字域的解相干算法无法直接运用于混合波束赋形场景的问题，设计了一种混合波束赋形下的解相干方案。在模拟域，基于设计的码本波束，提出一种新的模拟波束赋形方案,分别搜索与每个信号方向最为接近的波束，形成波束集合,利用所得到的波束集合，对阵列接收信号分别进行模拟波束赋形得到一级输出。在数字域，提出“阵列信号重构”的思想，对一级输出进行阵列信号重构,将重构信号作为输入，进行空间平滑处理，在相干干扰方向和非相干干扰方向均可形成较深的“零陷”。通过理论分析和仿真，对不同方案的波束方向图、信干噪比、频谱效率等性能进行了研究。结果表明，所提出的混合波束赋形方案的信干噪比和频谱效率等性能几乎逼近于纯数字波束赋形方案。     

波束赋形技术在矿井通信中的应用研究

本文分析了矿井的特殊环境,以及无线通信系统在矿井下的困难,介绍了天线幅度加权波束赋形原理,设计了基于智能天线(SA)波束赋形技术的矿井无线通信系统。仿真结果表明,采用天线波束赋形技术能够增大天线增益,减少多径衰弱,提高频谱利用率和通信系统的可靠性。     

基于遗传算法的阵列天线波束能量定量控制技术

提出发射天线(如无线局域网天线、基站天线等)辐射强度随用户信号强度的变化而实时调整的技术.该技术基于遗传算法,将阵列天线波束能量定量控制问题转化为一个带有约束条件的极值问题.在算法的适应度函数设计中,通过自适应罚函数将发射阵列天线和接收天线间的能量传输效率与接收天线信号强度构成一个简单的极值函数,得到阵列天线的最优激励分布.高频电磁结构仿真软件(HFSS)的验证结果表明:阵列天线辐射的信号强度在接收天线处能达预期值.可见,该技术能实现对阵列天线波束能量的定量控制.     

基于前后向矩阵束方法的赋形波束方向图综合

针对阵列天线的方向图赋形问题,研究了一种基于前后向矩阵束方法(FBMPM)。先确定适当的阵元数目,再优化设计激励幅度和阵元位置,最终设计出需要的赋形方向图。由期望方向图的均匀采样数据构造Hankel-Toeplitz矩阵;然后对它进行奇异值分解,舍弃不重要的奇异值,得到此矩阵的低秩逼近矩阵;最后基于广义特征值分解求得重构阵列的阵元位置和激励。FBMPM采用特殊的前后向矩阵来约束极点分布,保证了重构赋形波束方向图的精度可控。仿真实例证明了方法的快速性和有效性。     

多任务学习的稀布线阵方向图综合

提出一种基于多任务学习的线阵阵元位置与激励的联合稀疏优化方法。该方法可以在先验知识不足的情况下,从目标方向图中获得更多的特征信息,并将阵列天线稀疏优化问题转换成为稀疏矩阵的线性回归问题。通过稀疏向量支撑区的识别,将欠定的导向矢量矩阵方程转换为超定的特征矩阵方程的求解,在实现阵列方向图逼近的前提下,对阵元的激励与位置进行联合稀疏优化。仿真结果证明,该方法在优化阵元激励和位置的同时,实现了对天线阵列功能方向图波束的有效赋形。     

基于线性神经网络的物理层安全波束赋形方案

对物理层安全传输中的安全波束赋形技术进行研究,提出一种新的波束赋形方案。在多输入单输出系统中,将信道估计、信道状态信息反馈、波束赋形设计3个过程合并为一个利用线性神经网络的反向训练过程。利用信道的互易性,由单天线合法接收端发送训练序列,通过神经网络训练得到多天线的发送方保密信号和人工噪声波束赋形的权值。对误比特率和保密容量进行仿真,表明该权值训练方法可行且有效,方案的安全性能非常接近理想信道状态信息条件下的常规安全方案的性能。相比较常规方案,所提方案复杂度显著降低。     

基于自适应猫群算法的多目标波束赋形

针对大规模阵列天线波束赋形中智能优化算法精度不高、收敛速度不快等问题,提出一种自适应猫群算法.在猫群算法的基础上,使其基本参数根据迭代次数及适应度函数值自适应改变,并在搜寻模式中加入赌轮盘和精英选择相结合的策略,以增加种群多样性.多种智能优化算法的性能仿真对比分析表明,自适应猫群算法具有快速收敛、全局寻优的能力.将该算...     

反射面变形对天线辐射特性的影响

研究在冲击波作用下,赋形双弯曲反射面变形对天线辐射特性的影响.利用物理光学法对双弯曲反射面雷达天线的辐射方向性进行了建模和分析,将反射面完好时的计算结果与测试结果进行比较,其结果较为一致.在此基础上,重点研究了天线反射面变形后天线辐射特性随变形量、变形位置和变形面积的变化.计算结果表明,反射面的变形对水平面方向图影响较大,对垂直面方向图的影响很小.     

一种用于电子战诱饵的宽带宽角迭层微带天线

该文介绍了一种用于电子战诱饵中的宽带宽角迭层微带天线,为了展宽天线的带宽,采用双层圆形贴片电磁耦合天线,通过了有限接地板对双层圆形贴片电磁耦合天线辐射方向图影响的实验研究,成功地解决了展宽这种天线辐射方向图的问题,结果表明该天线的电性能指标（包括增益,输入驻波比,带宽和方向图）和结构都满足了使用要求。     

基于点云的TBM隧道成型质量检测方法及应用

以硬岩隧道掘进机(TBM)隧道围岩为研究对象,应用三维激光扫描技术检测TBM隧道成型质量,提出了基于三维激光扫描技术的TBM隧道成型质量自动检测方法.将车载云台和二维激光扫描仪组成的三维扫描装置安装在TBM主梁上,车载云台带着二维扫描仪朝刀盘方向快速旋转90°,通过旋转编码器将扫描仪的二维点云实时转换成隧道的三维点云,对点云进行隧道轴线计算、滤波、截取等预处理,通过截面提取与三次分段Hermite插值曲线拟合的方法计算围岩的剥落与塌方.提出了隧道成型质量参数并依据其判断隧道成型质量,结合TBM隧道工程实例进行分析,验证TBM隧道成型质量检测方法的可行性.采用本方法可实现在TBM施工过程中隧道成型质量同步进行检测,形成数字化测量体系.     

通过PVDF测量简支梁声辐射模态伴随系数

PVDF(Polyvinylidenefluoride,聚偏氟乙烯 )是一种新型的压电高分子材料 ,它具有独特的压电效应 ,近年来受到人们广泛关注 笔者在声辐射模态理论及一维分布式压电传感器输出电压方程基础上 ,利用PVDF独特的积分特性 ,以简支梁为例 ,通过设计PVDF压电薄膜传感器的形状 ,测量了简支梁第一、二阶声辐射模态伴随系数 并对实验数据进行了分析比较     

空间目标的光散射特性研究

利用Modtran大气传输模型计算了不同高度的太阳辐射和傍晚不同时刘的背景辐射．利用基尔霍夫近似法求出雷达散射截面。进而求出双向反射分布函数．通过双向反射分布函数将光辐射的入射照度和目标的散射亮度联系起来．结合目标的几何建模，计算了空中目标在不同位置以及在不同观测站观测时的光谱分布，并与傍晚时刘观测站的背景辐射进行比较。从而确定卫星的最佳观测时间．     

单光束位相反演技术研究

单光束位相反演技术是物体经反射或者透射后,在轴向上对物体进行多平面采样,通过应用基于角谱法传播的迭代位相恢复算法再现振幅和位相的技术。通过仿真和实验分别比较了再现位相与原位相的误差平方和,从而研究位相恢复算法的迭代次数和采样平面数对位相再现的影响。在理论仿真情况下,迭代次数与采样平面数越多,再现位相与原位相的误差平方和就越小,再现效果越好,但在实验中,迭代次数和采样平面数在一定范围内是越多越好,但迭代次数和采样平面数太多会导致实验误差叠加,引入过多噪声,使得再现效果越差。     

基于遗传算法的圆柱共形微带天线阵的综合

针对基于梯度信息的经典阵列天线的综合方法一般不能直接应用于共形天线阵的综合,文章采用遗传算法,以圆柱共形微带天线阵为例,进行了共形阵波束形成的研究。提出了根据目标方向图,通过构造特殊适应度函数的方法达到优化目标。计算机仿真结果表明,遗传算法对共形天线阵方向图的灵活控制简便有效。     

部分相干光经透镜聚焦后的光束整形

目的研究部分相干光束经透镜聚焦后的光束整形技术。方法从广义惠更斯-菲涅尔衍射积分方程(Collins公式)出发,证明了光强分布为高斯型分布的部分相干光束经透镜聚焦,在几何焦点附近的光强分布强烈依赖于部分相干光束的空间相干度。基于这一点,可以直接控制部分相干光的空间相干度来获得想要的光强分布。结果通过选择合适的相干度形式能够获得部分相干平顶光束或部分相干空心光束。结论部分相干光束的光束整形研究为潜在的应用,如材料处理,光学治疗、原子光学等,提供了一个新的光束整形的方法。