大型阵列天线子阵划分及栅瓣抑制方法

利用遗传算法(genetic algorithm,GA)将大型阵列划分为非均匀邻接子阵,以主旁瓣比作为适应度函数,并对遗传操作增加约束条件,得到具有栅瓣抑制能力的子阵结构。提出了基于子阵级的波束扫描方法,在每个扫描分区内无需改变阵元权值,仅通过子阵级数字波束形成即可完成阵列的波束扫描,并分析了不同扫描角对阵列方向图的影响。为了抑制大扫描角带来的高旁瓣,运用自适应原理使子阵级方向图在高旁瓣位置形成凹陷。分析与仿真结果表明,该方法能够进一步提高阵列方向图的主旁瓣比,增加扫描分区的范围。

大型阵列降维-和差多波束形成的联合优化算法

大型、超大型相控阵列由于具有高增益、指向性强等优点得到越来越广泛的应用,数字波束形成具有抗干扰、波束切换灵活等优点,而基于大型全阵列数字波束形成需要庞大馈电网络与接收/发射通道而面临高成本、低实时性等缺点.针对此,本文提出了一种用于大型阵列的阵列降维-和差数字多波束形成的联合优化算法,该算法对大型阵列采用模拟和数字联合和差多波束形成,通过基于模拟退火、遗传算法和粒子群智能优化算法的子阵划分优化和子阵级与阵元级的和差联合加权逼近优化,保证在模拟子阵方向图内无栅瓣的同时,获得尽可能好的和差波束主副比及差波束零陷深度,且增益损失较小.最后仿真实验和性能分析验证了所提算法的有效性和可行性.

大型阵列结构电磁特性分析的特征基函数方法

运用基于矩量法的特征基函数方法分析了大型阵列结构的电磁辐射与散射特性。特征基函数方法首先对阵列结构进行分区,通过区间互耦构造高层级基函数,大大降低了生成的全局矩阵的尺度,能够对矩阵直接求解。将特征基函数方法运用于对大型阵列结构的分析中,通过深入的研究,给出了加速计算和节省内存的手段。数值结果表明方法的准确性和高效性。

大型直线稀疏阵列的迭代FFT算法优化

提出了一种基于迭代FFT算法的大型直线稀疏阵列(可放置阵元的栅格数为1 000)的旁瓣电平优化方法,并给出了详细的优化步骤。在给定的旁瓣约束条件下,利用阵列因子与阵元激励之间存在的傅里叶变换关系,对不同的初始随机阵元激励分别进行迭代循环来降低稀疏阵列的旁瓣电平。在迭代过程中,根据稀疏率将阵元激励按幅度大小置1置0来完成阵列稀疏。仿真实验证明了该方法的高效性和稳健性。

用UTD-MOM混合法有效分析大型平面阵列天线的辐射特性

采用矩量法(MOM)结合一致性几何绕射理论(UTD)来分析和计算大型平面阵列天线的辐射特性。大型天线阵列含有很多的辐射单元,单独应用矩量法求解时,未知数太多,计算速度慢。而应用MOM UTD混合方法,未知数的数量大大少于单独用矩量法时的未知数的数量。本文以振子组成的平面阵列为例,说明该方法如何应用。最后给出了数值解的结果,并与单独用矩量法得到的结果进行了比较。比较表明,该方法是有效的、准确的。

大型随机阵列雷达优化设计

新型临近空间目标、隐身目标发展日新月异,大型米波阵列雷达实现远距离隐身目标探测是预警雷达的发展方向之一,该方式下雷达发射机、接收机结构简单、稀疏分布,有利于结构设计、较容易获得大的发射功率和接收增益,同时兼具有隐身目标反射得益,有助于提高系统的远程探测能力.该文针对大型随机阵列的布阵和使用方式进行研究,实现随机布阵设计和统探测性能优化设计分析.这些工作对大型随机阵列雷达系统的设计具有一定的指导意义.

大型毫米波波导缝隙天线阵设计方法研究

为了减少大型波导缝隙天线阵的设计的复杂计算，该文在Elliott设计理论基础上，提出一种新的大型波导缝隙天线阵设计方法。该方法利用传输线理论构造负载阻抗近似表达式，并使用数值迭代法直接计算缝隙的归一化导纳，从而实现辐射缝隙的设计；耦合馈电网络则采用电磁场仿真优化获得。整个设计过程具有计算量小、快速实用的优点。最后，研制了一个工作频带为35．3～39．5GHz的32×16波导缝隙阵列，测试工作带宽达到了10．6％，H面和E面方向图的3dB波束分别为4．2°和2．2°。

大规模有限阵列结构快速算法

提出了一种简单有效的计算大型二维阵列雷达散射截面的新方法.利用分域全域基(SED)构建基函数,采用前后向迭代过程(FBM)解矩阵方程,并利用离散傅里叶变换(DFT)在谱域降低了矩阵向量积计算量.与广泛应用的多层快速多极子(MLFMM)方法相比,对于阵列未知量个数为N的问题,此方法在保证结果准确的前提下,使总的计算量和内存要求均由O(NlogN)降为O(N),可用于快速分析大规模的任意形状单元有限阵列.

一种三角形栅格阵列的波达方向估计方法

大型阵列因阵元数目多,具有增益高、波束窄的特点而得到广泛应用。针对大型阵列阵元数目较大的特点,在工程应用中通常采用2D-FFT算法快速估计波达方向。但是2D-FFT算法仅适用于天线阵元矩形栅格排布情况。若2D-FFT用于三角形栅格排布的阵列,则会出现栅瓣。针对这一问题,提出一种基于2D-FFT的相位补偿算法用于三角形栅格阵列的波达方向估计。该算法将2D-FFT分为行变换和列变换两步,对行变换的结果相位补偿后再进行列变换。理论分析和计算机仿真证明了该算法的有效性。

基于信号子空间的快速多项式求根测向算法

波达方向估计(DOA, Direction of Arrival)为第五代(5G, the 5th Generation)移动通信系统的定位技术提供了重要的支撑,但现有的DOA估计算法有些由于计算量较大,无法用于5G移动通信的目标定位。本文提出了一种基于信号子空间的快速多项式求根测向算法。该算法从信号子空间构造多项式系数,然后通过多项式求根得到目标的DOA。所提的求根方法易于构造多项式系数,仅从M个根就即可估计M个DOA。与其他多项式求根方法相比,对于大型阵列,该方法可以显著降低计算量。计算机仿真结果证明了所提方法的正确性和有效性。

基于数字波束形成的多目标测控

针对单站多目标同时测控中存在的问题,提出将数字波束形成技术应用于单站测控系统天线中,以更好实现对多目标的同时测控。针对多目标测控对天线系统的特殊要求,并结合数字波束形成技术自身的特点,分析了数字波束形成技术在实现全空域波束扫描、大型阵列波束形成和多目标跟踪时存在的3方面突出问题,并提出了解决的初步思路和方向。分析表明,采用数字波束形成技术的天线具有诸多优势,其在对多目标测控中具有广阔的发展前景。

原始计算对电路设计的影响

随着大型阵列型集成电路的飞速发展,电路设计的思想必然随之更新。本文从原始计算方法的角度重新审视了当前计算机技术和电路系统设计技术的发展方向,结合通用化思想和硬件软化及其网络化的发展方向,简述了算法思想对当前电路设计方法的深远影响。