一种优化嵌套MIMO的无孔差合阵列设计

针对现有嵌套MIMO阵列自由度有限的问题,提出一种基于优化嵌套阵的优化改进方案。其不止保留了嵌套MIMO阵列设计的原有优势,具有阵元位置以及自由度的闭合表达式,而且极大程度地提高了阵列孔径以及自由度。优化嵌套MIMO阵列设计首先将优化嵌套阵作为发射和接收阵,其次对MIMO阵列的合阵进行做差处理,得到阵元位置的差合阵列。通过合理的设计发射和接收阵的阵元间距,可以获得一个无孔的差合阵列。当阵元总数给定的时候,通过分析阵列结构的特点,可以得到发射和接收阵的最佳阵元数目。仿真实验表明,与嵌套MIMO阵列设计相比,所提方法在不增加实际阵元数目的情况下可以有效扩展阵列孔径,增加自由度,从而提高MIMO雷达波达方向估计精度。

基于L形嵌套的混合MIMO相控阵雷达阵列设计

混合MIMO相控阵雷达发射端的子阵分割会导致自由度损失,为了解决这一问题,提出了一种基于嵌套阵结构的L形收发阵列设计方法。首先将发射端的混合MIMO相控阵雷达线阵纵向放置,然后接收阵列设计为横向布置的嵌套阵结构,最后通过在虚拟阵列中构造差异阵列,以L形的线阵结构实现了二维混合MIMO相控阵雷达的功能。通过形成虚拟阵元数目扩展,在保留混合MIMO相控阵雷达优势的同时增大了阵列自由度。且本文给出了这种结构下阵列流形的闭合表达式。仿真结果表明,与传统的混合MIMO相控阵雷达相比,这种方法能够提高自由度和波达方向估计精度。

混合MIMO相控阵雷达的交错稀疏阵列设计

针对常规的发射子阵分割会使混合MIMO相控阵雷达的孔径减小和馈电网络复杂度增加的问题,提出一种交错稀疏的发射子阵分割方法,通过寻求最大输出信干噪比的方式获得最佳的阵列结构.首先构建交错稀疏结构下的混合MIMO相控阵雷达模型,运用序列凸近似方法将非凸的目标函数转化为凸函数;然后通过凸优化分别求解出一维和二维混合MIMO相控阵雷达在阵元数目固定和阵元数目作为变量的情况下的最佳阵列结构;最后,通过仿真表明所提出方法不仅可以获得较大的信干噪比和较低的旁瓣电平值,且较常规的子阵分割方式能获得更高的波达方向估计精度.

十字形二维稀疏混合MIMO相控阵雷达收发阵列设计

针对二维混合多输入多输出(MIMO)相控阵雷达发射子阵分割带来的自由度损失进而影响雷达系统参数估计性能的问题,提出一种基于十字阵的二维稀疏混合MIMO相控阵雷达收发阵列设计方法.首先,结合稀疏阵列-共轭嵌套阵对混合MIMO相控阵雷达的收发端进行稀疏设计;其次,对混合MIMO相控阵雷达产生的合阵进行做差处理,得到阵元位置差的差异阵列;最后,通过空间平滑处理进行波达方向估计.仿真实验表明,相较于传统的二维混合MIMO相控阵雷达,所提出方法仅利用两个互相垂直的一维线阵便可形成阵列的二维平面扩展,同时,在不增加阵元个数的前提下可有效扩展雷达阵列虚拟阵元数目,提高阵列的自由度以及波达方向估计性能.