使用重加权原子范数最小化的稀疏可重构直线阵列设计

为克服网格失配问题并提升阵列性能,提出了使用重加权原子范数最小化的稀疏可重构直线阵列设计方法,将稀疏可重构直线阵列设计问题表示为多测量矢量稀疏优化模型,并通过重加权原子范数最小化算法解算出阵元位置和阵元激励。区别于经典压缩感知方法,该方法借助原子范数理论建立了阵元数量、阵元位置和阵元激励联合优化的无网格稀疏优化模型,从而可以克服网格失配问题,并提升阵列波束图的匹配精度。仿真实验表明,与压缩感知类方法相比,重加权原子范数最小化算法可以设计出波束匹配精度高一个数量级的稀疏可重构直线阵列。

剪式单元直线阵列可展结构的稳定性

为获得剪式可展结构失稳时的临界载荷,开展剪式单元直线阵列可展结构的稳定性研究.首先基于杆件的弹性变形分析,建立了剪式单元的结构失稳极限载荷表达式,然后将其应用于阵列组合而成的可展结构,获得了这种结构的稳定性条件.结果表明:单元个数、杆件柔度和位置角等参数共同影响结构失稳时的临界载荷,随着单元个数增加或杆件柔度增大,结构稳定性逐渐降低;位置角受到单元个数影响,不能单独作为判断结构失稳的依据.最后进行可展结构稳定性仿真分析,并将仿真结果与理论分析结果对比,两者吻合性较好,证实了本文提出方法的正确性.

传声器直线阵列在声源定位问题中的误差分析

针对传声器均匀直线阵列在近场声源定位中的应用,从理论上推导了声源方位角和距离对阵列定位误差的影响,然后分析了均匀直线阵列的局限性:声源与直线阵列的夹角越小,误差越大;声源距离直线阵列越远,误差越大;当近场信号变成远场信号时,此时只能计算得到声源信号的方位角,而不能获得距离信息。最后使用计算机仿真的方法来验证了推导结果。

直线阵列数字波束形成技术

基于直线阵列天线体制,介绍了数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)技术的原理、系统组成和实现方法,给出了详细的公式推导,对数字波束形成的正交校正、通道一致性校正和波束形成等关键技术进行了描述,并说明了关键技术的有效解决方法。结合工程实践,提出用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)相结合的架构来完成数字波束形成板的实现方式,并对数字波束形成板的工作模式和工作流程做出了详细说明。所给出的理论和方法都是通过实践检验的,具有一定的实用性。

直线阵列天线的设计与性能分析

基于工作频率在1.79 GHz的矩形微带天线,利用FDTD进行建模和仿真,设计出了几种直线阵列天线。阵列天线单元数分别为2n(n=0,1,2,3),分别计算了它们的远场辐射方向图。讨论了阵列天线单元数目的影响,分析了阵列天线的主要性能参数,并得出了结论。

均匀直线阵列的遗传算子组合优化比较

针对一个均匀直线阵列,采用几种比较典型的选择、交叉、变异等遗传算子进行组合优化其阵元的电流分布,以达到尽可能降低该直线阵列最大旁瓣电平的目的,并对各种算子组合的优化效果进行了比较,从中得到了一些实用的结论。

圆形微带贴片直线阵列天线的分析和设计

微带天线具有低剖面、体积小和易于与载体共形等优点,因而在雷达、移动通信、卫信通信等领域获得了广泛的应用。针对工作频率为15GHz时的圆开微带贴片辐射单元,研究和以此辐射单元构成的微带直线阵列天线的分析和仿真,为实际天线系统的研制提供了参考。

对均匀直线阵列天线的方向性的估值

本文对均匀直线阵列天线在相控扫描过程中的主瓣宽度和方向性系数进行了估算。

基于子阵划分的直线阵列天线综合

为了降低阵列天线的制造成本和馈电网络的设计难度,本文介绍了一种基于子阵划分的直线阵列天线综合方法。整个阵列天线被划分为多个子阵列,利用快速傅里叶变换(FFT)和聚类算法(CA)相结合的方法,优化每个子阵列的激励幅度和每个阵列单元的激励相位,从而获得最高旁瓣电平(PSLL)尽量低的辐射方向图。本文提出的方法能够快速实现阵列天线的子阵列划分,仿真结果表明,对于给定的直线阵列天线,能够获得较好的优化效果,辐射方向图的最高旁瓣电平均在-37 dB以下。

基于DSP的直线阵列数字多波束形成的原理及实现

介绍了一种利用多DSP实现基于直线阵列的数字多波束形成方案,通过对直线阵列的特征和数字多波束形成原理的阐述,并结合TI公司TMS320F206硬件的特点利用单波束准实时叠加的方法实现了数字多波束形成的信号处理目的,实验结果表明,采用此种方法多波束形成速度快,扩展性能好.

稀疏直线阵列优化设计算法综述

稀疏直线阵列可以有效降低天线系统的复杂性和成本,其优化设计是阵列信号处理领域近年来的研究热点之一。该文在介绍阵列波束方向图模型基础上,将稀疏直线阵优化设计算法归为随机搜索、傅里叶变换、凸优化、矩阵分解和压缩感知五类,对这五类算法的研究进展进行了综述,并对稀疏线阵优化设计的研究趋势进行了展望。

两级递阶遗传算法优化稀布直线阵列

非均匀稀布直线阵列通常具有较高的旁瓣,为了降低旁瓣,对传统遗传算法进行改进用于阵列优化。为了更好的解决早熟收敛问题,利用两级递阶遗传算法THGA(Two-level Hierarchic Genetic Algorithm)在各阵列电流激励幅度相同的情况下对阵元位置进行了优化,最大旁瓣降低至-15.2498dB。在各阵列电流激励幅度不同的情况下,提出了“微调”“粗调”的思想对激励和阵元位置同时进行优化。仿真结果表明,对于一个孔径为50λ的25个阵元组成的稀布直线阵列,可获得了更低的旁瓣,最大旁瓣可降至-22.5955dB。

一种新的稀疏直线阵列波束形成算法

为了提高稀布阵列天线的综合性能,稀布阵列天线不仅要有窄波束和高增益,还需要有稳健的波束形成算法,以增强其目标识别的能力和抑制干扰的能力。本文以稀疏直线阵列为基本模型,在遗传算法和特征投影及协方差矩阵重构(EP-CMR)算法的基础上,提出了一种新的稀疏直线阵列波束形成算法。该算法将方向图最大旁瓣电平作为适应度函数,通过不断优化阵元的位置,使得基于遗传算法及EP-CMR算法的稀疏直线阵列方向图的最大旁瓣电平最小。实验结果显示,本文算法不但能有效抑制主瓣干扰和旁瓣干扰,同时还可以减少天线阵元、降低成本,抑制阵列天线方向图的旁瓣电平。

基于时空域Park变换的超薄直线电机阵列集成式联动驱动控制新方法

为了解决超薄直线电机阵列式电织针的驱动方案与经济成本之间的根本性矛盾,介绍了一种基于时空域Park变换的集成式联动驱动控制新方法。将电织针阵列运动的行波函数引入Park变换中的电角度参数,将各台电机的空间位置与电机轴的电角度联系起来,从而使得电机阵列中每台电机均具有统一的空间基准;以行波运动为目标,基于Park变换得到各超薄直线电机三相绕组驱动信号波形;基于信号传输的调制解调原理与电机驱动的V/F调制技术,在时空域中对多电机功率驱动信号采样和调制,达成多功率驱动信号波形串行传输的效果,最后在各电机端抽样重组恢复出等效的单电机驱动信号。从理论研究意义上看,所提新方法属于运动介质中的电磁场问题,或者说狭义相对论在工程中运用面临的基础理论问题;就工程应用价值而言,所提新方法能采用单一或少量的驱动器和线缆实现大量电机联动控制,从而最大程度实现降低多轴联动控制系统成本的目标。

基于熵权决策的Halbach直线发电机分层优化设计

为了实现直驱式波浪发电装置的高功率密度及高转化效率,针对Halbach阵列直线发电机,提出了一种基于熵权多属性决策的分层优化设计方法。在分析电机基本原理、发电性能以及试验验证的基础上,以开环电动势幅值、电压波形畸变率为目标,采用灵敏度方法筛选关键变量,建立分层优化模型,进一步结合NSGA-II优化方法开展多目标优化设计;最后,提出通过熵权多属性决策TOPSIS算法对pareto非劣解集开展决策评估,获得电机结构尺寸的最优解。结果表明,电机优化前后电动势幅值提升了13.7%;THD降低了1.06%,验证了所提出的优化设计方法的高效性、可行性,以及决策方法的科学客观性。

织针直驱直线电机技术研究进展与挑战

织针直驱直线电机技术能够以数量级水平提升传统针织工艺的生产效率,具备实现三维织物自由编织的潜力。由于技术难度和经济成本的双重挑战,长期以来织针直驱直线电机技术的研究需求不明,关键技术不清,发展极为缓慢。本文从针织机械基础性关键指标出发,明确织针直驱直线电机技术的研究需求,归纳总结超薄直线电机设计、超薄电机阵列的多物理场耦合、多自由度电机阵列三项关键技术,综述了国内外相关研究概况,着重阐明电织针方案的研究进展,指出当前多物理场耦合结构失效机理和控制策略研究面临的挑战及相应对策,正面回应了传统纺织产业发展面临的时代命题。

用于北斗卫星定位的渐变缝隙螺旋阵列天线

对传统的微带缝隙天线进行了大胆而富有创新性的改进,将折线螺旋结构和渐变矩形贴片结构相结合,设计了渐变贴片折线螺旋结构,对其进行取反操作后得到了全新的渐变缝隙螺旋结构,提高了天线的带宽。针对北斗卫星导航系统对卫星定位天线的性能要求,使用渐变缝隙螺旋结构作为阵元天线,多个阵元天线按照直线结构排列组成渐变缝隙螺旋阵列天线。实测结果显示,该款天线可以完全覆盖北斗卫星导航系统工作频段,定向工作性能好,是性能优异的北斗卫星定位天线。

一种直线型超声阵列信号测向方法及其应用

提出一种直线型超声阵列信号测向方法。首先,利用FastICA算法对超声阵列信号进行去噪;然后,采用双边相关变换(two-sided correlation transformation,TCT)算法对其进行聚焦处理,实现宽带信号方位信息的累积;接着采用FastDOA对聚焦后的窄带信号进行波达方向估计。在此基础之上,研究该测向方法在电气设备局放检测中的应用,先在不同信噪比下仿真直线型局放超声阵列信号的测向精度,结果显示误差约为2o;通过多次实验,表明该方法的实际测向误差约为3.5o,证明了该方法的正确性。

Ku波段80单元长直线螺旋阵列天线设计

为了实现高功率共形阵列天线,提出并设计了一种可用于柱面组阵的Ku波段80单元长直线螺旋阵列天线。通过对探针结构的改进,并在馈电系统中采用多种形式探针,解决了长直线阵列设计中馈电系统反射大、单元耦合需求差异大的问题,实现了单元天线的近似等幅馈电。通过对封口方式的改进,确保了该直线阵对能量的充分利用。阵列天线设计结果表明:在12~13 GHz的频带范围内反射系数小于-28 dB;在中心频点12.5 GHz处增益为26.1 dB,轴比为1.72 dB,设计功率容量为166 MW,口径效率达到90%。该阵列天线具备高功率、高增益优势的同时,能够更好地适应柱面共形的需求。

基于粒子群算法的阵列天线波束赋形研究

波束赋形可以得到雷达系统所希望的理想辐射波束,然而传统分析方法存在理论分析繁琐、计算量较大的缺点,不利于在实际的工程应用中得到推广和使用。文章提出了一种基于粒子群算法对波束赋形的研究方法,具有代码简单、计算快速准确等优势。根据直线阵列的基本理论建立基本模型及方向图波瓣评估函数,最后得出两个案例的分析结果。计算结果验证了该方法的可行性和高效性,利于在实际工程中得到应用。