基于復雜載體的共形軟件天線關鍵技術研究.pdf

1、隨著計算機技術和高速數(shù)字信號處理技術的發(fā)展，傳統(tǒng)模擬化，硬件化的雷達和天線系統(tǒng)已逐步被新型的數(shù)字化、軟件化系統(tǒng)所取代?；趶碗s載體共形陣的軟件天線不僅具有重要的工程應用價值同時也具有較強的學術研究價值。共形軟件天線系統(tǒng)主要由共形天線及其陣列、信號與環(huán)境識別和分類算法、數(shù)字波束形成算法以及控制模塊幾個部分組成。本文以復雜載體共形天線陣為基礎，著重研究軟件天線的幾個關鍵技術。主要有以下五個部分：
　　(1)共形天線的分析和設計。針對共

2、形陣具有多尺度的特點（即共形天線由天線本身的精細結構和載體的電大結構所構成），在積分方程的基礎上，著重研究了基于有限元——邊界積分的分析方法，并將該方法應用到共形天線的分析和設計中。
　　(2)基于復雜載體共形陣的快速DOA估計方法。重點研究了幾種可以適用于任意陣列結構的免搜索DOA估計算法，包括基于陣列流形分離技術（MST）的算法，基于傅里葉變換（FD）的算法和基于空間內插（Interpolation）的算法。針對復雜載體上的共

3、形陣具有遮擋效應，且空間內插在復雜載體共形陣列上存在變換誤差大的問題，提出了基于子陣分割的空間內插ESPRIT算法。數(shù)值仿真表明，該方法在保證一定精度的前提下，具有較小的運算量和較快的運算速度。
　　(3)基于復雜載體共形陣的快速角度——極化聯(lián)合估計。首先，研究了極化敏感陣列的特點，并導出了接收數(shù)據(jù)的數(shù)學模型。在基于Root MUSIC算法的基礎上，提出了利用2D DFT代替多項式求根來提高運算速度，并將該算法推廣到任意陣列結構的

4、二維角度、極化聯(lián)合估計。結果表明，該方法在保證精度的同時，可以有效降低計算復雜度。最后，利用空間內插方法，將基于ESPRIT算法的角度——極化估計方法從平面陣推廣到共形陣上，相對于2D DFT方法，進一步高了運算速度。
　　(4)基于復雜載體共形陣的穩(wěn)健數(shù)字波束形成。首先提出了一種基于空間內插變換的方法，通過內插變換，將由有向陣元構成的共形陣變換為具有全向陣元的均勻直線陣，以此提高了自適應波束形成的性能和穩(wěn)健度。接著，提出了一種適

5、用性更廣的基于陣列流形分離技術的穩(wěn)健的波束形成算法。該算法具有簡單、穩(wěn)健性高，可用于任意陣列結構的優(yōu)點。理論分析結合實際的共形陣列上的仿真算例證明，該方法在小采樣數(shù)和低信噪比，以及存在DOA估計誤差時有較為穩(wěn)健的性能。
　　(5)共形陣的低副瓣、低交叉極化綜合。利用自適應綜合理論，研究了適用于任意共形陣的低副瓣方向圖綜合。分析和研究了共形陣中交叉極化的影響，并將交替投影算法和自適應綜合法相結合以提高迭代收斂速度，在獲得低副瓣的同時