超声相控阵与宽带阵列信号处理相结合的油中局部放电定位方法

提出了一种基于超声相控阵与宽带阵列信号处理的油中局部放电定位新方法。首先采用超声相控阵传感器直接检测局放超声宽带信号,并形成阵列模型;然后针对该超声波信号频段为50～300kHz的宽频特性,应用宽带阵列信号处理中的旋转信号子空间(rotational signal subspace,RSS)算法对其进行聚焦处理,通过聚焦矩阵将宽带阵列信号不同频率下的方向矩阵变换到同一中心频率,最大限度地保留原始信号的宽频空域信息,实现宽带信号方位信息的累积;最后应用多重信号分类法(multiple signal classification,MUSIC)与交叉定位原理对聚焦后窄带信号进行波达方向估计与空间定位。实验结果验证了对该定位方法的有效性。

宽带阵列互耦建模及其对DOA估计的影响

为了研究不同几何分布的宽带阵列对互耦效应的适应能力,建立了一种互耦条件下新的宽带阵列天线接收数据模型。基于该模型比较了互耦效应对各种测向方法性能的影响,以及几种常见阵列结构对互耦效应的适应能力。最后提出了一种宽带互耦补偿的思想,利用各频率点上互耦矩阵的测量值实现了对宽带阵列的互耦补偿。

一种基于牛顿下山法的宽带阵列方向图综合算法

基于自适应迭代理论,提出了一种应用于宽带阵列方向图综合的权函数迭代算法.该算法将方向图函数作为目标函数,利用牛顿迭代法的二次收敛特性,自动迭代权函数,使其模值逼近参考方向图.仿真结果表明,所提出算法能够很好地达到主瓣恒定、旁瓣降低的预设指标.

共享孔径多功能宽带阵列天线研究

提出了一种基于子阵天线方向图频谱能量匹配的多子阵交错共享孔径宽带阵列天线设计方法.利用直线阵列天线单元激励与方向图之间存在傅里叶变换的关系,推导出子阵天线工作频率与单元激励之间的解析关系,在匹配各子阵天线激励值的基础上,采用密度加权阵的原理确定子阵天线单元的位置,实现不同工作频率下的子阵天线稀疏交错优化布阵.理论分析与实验仿真证明,该方法能够有效地抑制不同工作频率下子阵天线方向图的旁瓣峰值,使工作在不同频率下稀疏交错布阵的子阵天线方向图旁瓣峰值近似一致,抑制了栅瓣的产生,有效地拓宽了阵列天线的工作频带,实现了宽带阵列天线优化设计.

基于曲面拟合的宽带阵列模型误差有源校正

针对阵列模型误差难以建模的问题,提出一种新的非参数化有源校正方法。首先,测量部分离散方向点上的导向矢量。然后,利用测得的导向矢量拟合所有的模型误差曲面,并得到多项式系数。最后,在DOA估计时利用多项式系数计算所有方向和频率上的导向矢量。该方法适用于宽带阵列,且需要的数据存储量小。仿真实验结果表明该方法的校正误差非常小。因此,该方法具有一定的工程实用价值。

实测宽带阵列流形快速获取方法

针对传统阵列流形获取方法在宽带阵列流形获取中测试时间长和信号处理复杂的缺点,提出了基于快速傅里叶变换(FFT)的实测宽带阵列流形的快速获取技术,该技术结合实际水下声接收基阵,由测量数据得到实测阵列流形,进而利用此实测阵列流形进行波束形成,并通过仿真数据和实测数据对比研究了该方法的可行性和有效性。与传统实测阵列流形的获取方法相比,该方法具有测量快速、运算简单等特点。试验结果表明,该方法对于宽带声学基阵的波束优化和实测流形具有重要的工程应用价值。

宽带阵列的同时多目标干扰资源调度研究

顺应雷达干扰技术的发展趋势,提出一种基于宽带阵列的多目标干扰系统。针对基于宽带阵列的同时多目标干扰资源调度问题,提出了一种采用基于雷达统一干扰方程的干扰效果评估模型,得出干扰资源的分配方案。仿真结果表明,该方法能充分利用干扰资源,发挥宽带阵列干扰机的优势。

带内拟合宽带阵列通道误差校正方法

在整个第一Nyquist域进行宽带自适应阵列天线的幅相误差校正时,由于带宽宽,需要的横向滤波器阶数非常高。为了减少滤波器阶数,新方法仅仅对信号带宽内的幅相误差进行校正,采用最小二乘拟合的最优化准则,获得校正滤波器的实系数。同时,通过增加一个前置带通滤波器,保证带外噪声控制在可接受范围内。相对传统方法,该设计在相同滤波器阶数情况下,可以提高带内校正精度。通过对实际MSK信号下的阵列校正实验,证明了新方法的有效性。

基于超宽带阵列回波信息的引战配合方法

如何保证较高的引战配合效率是超宽带引信系统研究的一个关键技术问题。为获得理想的引战配合效率,基于高斯脉冲的超宽带阵列引信,分析了弹目交汇过程中近程体目标的回波信号,指出不同方向上波形宽度与阵列方向图指向、目标方向角间存在的关系式,提出了利用回波信息估计目标中心位置的方法,在此基础上,结合弹目相对速度,确定起爆点,实现最佳引战配合。仿真结果表明:利用一维均匀超宽带阵列天线的回波进行目标距离、角度位置估计是可行的,该方法是有效的。

宽带阵列信号处理的最佳时频空加权网络

针对宽带阵列信号,采用Nyman-Pearson准则,推导出在宽带平稳信号和噪声假设下进行检测的最佳时、频、空加权网络。同时推导出了系统的处理增益,仿真结果验证了最佳加权网络相对于采用均匀加权的常规处理具有较高的处理能力。

参差调谐宽带阵列超声换能器研究

提出用波束等价和采样合成定理对参差宽带阵列进行阵元布阵和波束优化设计的方法．给出根据这一方法进行模拟实验的结果．结果表明，通过等价模拟可得到合理的布阵方案和最优波束分布．在±２０°范围内，模拟精度在１％以内；在主瓣范围±５°以内，实验结果与模拟结果吻合较好．

基于凸优化的宽带阵列方向图综合算法

针对宽带任意阵列天线的方向图综合问题,提出了基于凸优化及其求解软件的方向图综合方法。其中针对宽带最低旁瓣方向图综合问题的特殊性,利用了凸优化的优良数值求解特性,以及最新的凸优化求解软件cvx对任意阵列天线的宽带最低旁瓣方向图综合算法进行了有效的建模和求解,获得了满足给定要求的宽带综合方向图。并通过详细的仿真分析验证了所提方法的正确性和有效性,而且优于当前提出的迭代算法。

分数延时滤波器在宽带阵列雷达中应用

阵列雷达常采用移相法形成波束,但在宽带情况下,此方法形成的波束存在波束空间色散问题。解决此问题最基本的方法是基于时域多抽头数字延时法和频域波束形成方法,本文介绍采用时域多抽头数字延时法来改善波束空间色散问题。文中分析了为何采用时域多抽头数字延时法能解决此问题的缘由。时域数字延时方法的延时滤波器设计有很多种方法,文中给出了频域设计(海宁窗)和最大平坦方法两种设计滤波器方法的特性,对比两种方法的优劣,并用Matlab仿真对比了在延时相同,阶数相同情况下,选择频域设计(海宁窗)方法比最大平坦度方法滤波器特性要好,但工程实现时,频域设计(海宁窗)方法比最大平坦度方法计算复杂,所以要根据算法要求的实时性及运算平台选择不同的方法。工程实现时还可采用子阵划分对阵列进行简化处理。

宽带阵列超低副瓣实现技术

现代战争朝着全方位、立体式、纵深式发展,致使装备的电磁环境越发复杂。对于高灵敏度侦察设备而言,如何在如此恶劣的环境中获得一席之地显得特别突出。若能解决复杂电磁环境的适应问题,将占据先敌发现、先敌打击的先机。从系统的角度出发,综合考虑模拟前端、数字后端的设计、测试等因素,详述了宽带阵列超低副瓣的实现技术。

宽带阵列雷达发射波束形成方法

针对目前宽带阵列雷达普遍面临的由孔径渡越带来的波束指向漂移和主瓣宽度抖动的问题,以线性调频信号作为发射信号,从信号基础理论和阵列处理技术出发推导了波束指向漂移和波束宽度抖动的成因,并分析了它们在不同相对带宽下对雷达波束指向和波束宽度的影响程度。根据理论分析,提出了阵元载频微调和时域重采样法相结合的宽带波束形成方法。理论分析与仿真结果表明,宽带阵列雷达波束可以在一个脉冲持续时间内保持波束指向和主瓣宽度的稳定;同时,该方法具有结构简单、运算量小、速度快的特点,可应用于实时雷达系统并便于工程实现。

短波宽带阵列信号源的设计与实现

为了在实验室给宽带阵列信号处理设备的研制、维护提供一个较好的仿真环境,介绍了一种基于多片DSP芯片ADSP-TS201S和数字上变频器AD9857构成的宽带阵列信号源,模拟实现了最大带宽为4MHz的短波宽带阵列信号。主要包括系统设计方案、系统硬件设计和DSP软件设计等。

基于功率聚焦的宽带阵列信号检测算法

针对无源侦察系统的实时性应用需求,该文提出了一种基于功率聚焦的宽带阵列信号检测算法。利用均匀线阵接收信号的相位变化信息,通过改进的二重FFT算法将各阵元接收信号的功率聚焦到信号到达角(Direction Of Arrival,DOA)。在此基础上,推导了聚焦后各角度上噪声数据的概率密度函数,构造了具有恒虚警特性的检验统计量和相应的检测门限,并推导了不同虚警率和信噪比条件下的理论检测概率。该算法聚焦过程计算复杂度较小,检测过程不依赖于信号先验信息,检测结果还可为后续的精确角度测量提供初值。仿真实验表明,该算法对弱信号具有较好的检测效果。

5G中的超宽带阵列天线及其小型化技术

研究了超宽带阵列天线的设计及其低剖面技术。将ADS电路仿真软件与电磁场全波仿真软件Ansoft HFSS相结合,利用具有紧耦合的偶极子天线单元设计具有宽带工作的低剖面强耦合阵列天线。研究结果表明,在工作频率范围0.67~3.78GHz频段内,该天线阵列的电压驻波比优于2.0,相对带宽为139.78%,天线阵列的剖面仅有40.25mm。其次,研究了加载人工磁导体结构实现阵列天线的低剖面技术。采用构成高阻抗地的人工磁导体结构改善了天线高频谐振性能,从而降低了天线的剖面高度。全波电磁仿真结果表明,该天线阵列在1.1~2.8GHz范围的工作频率中电压驻波比优于2.0,天线的剖面高度仅为24mm,相对带宽78%。该技术可拓展应用到5G天线的开发。

基于宽带阵列的数字信道化接收机设计与实现

数字化宽带接收机提高了接收信号的频域覆盖带宽,但往往灵敏度降低而难以检测弱小信号。既追求足够宽的频谱带宽,又提高强杂波背景中弱小目标检测能力,是本文研究的出发点。本文基于宽带相控阵接收机的工程实践,讨论了基于频域抽取的信道化接收机设计原理,设计了一个400M瞬时带宽阵列接收机的工程样机,并成功应用于某多波束阵列接收系统。实验结果表明,该信道化宽带接收机实现了超远程对雷达脉冲信号的检测,具有一定的工程借鉴价值和理论指导意义。

基于状态空间法的宽带阵列雷达三维参数联合估计

基于状态空间方法提出了一种适用于宽带阵列雷达距离、速度和角度三维参数的联合估计方法。根据宽带阵列雷达三参数信号模型,给出对应参数估计的克拉美罗下界(CRLB);通过构造广义Hankel矩阵,将现有的状态空间方法推广到三维参数联合估计问题上。实验仿真表明,该方法对于雷达三维参数联合估计是有效的,可一致逼近CRLB,且比传统快速傅里叶逆变换(IFFT)方法具有更好的参数估计和目标分辨性能。