幅度加权相控参量阵波束合成方法研究

在基于均匀幅度加权模型完成波束偏转时,参量阵差频波存在波瓣展宽以及生成高强度旁瓣与栅瓣的问题。首先通过理论仿真及实验测试,对该加权模式下的差频波波束合成结果以及旁瓣与栅瓣的抑制情况进行了分析;然后提出了基于道尔-切比雪夫幅度加权模型的相控参量阵波束赋形方法,通过仿真分析与实验测试,发现道尔-切比雪夫幅度加权模型比均匀幅度加权模型具有更好的旁瓣抑制能力。采用该方式生成的差频波波束宽度在不同偏转角下均有明显减小;主瓣与栅瓣强度差值增加,栅瓣得到有效抑制。该方法的提出对于提高相控参量阵波束质量具有积极意义。

基于ABA处理和幅度加权的频率捷变单脉冲雷达角闪烁抑制技术

针对频率捷变幅度加权角闪烁抑制方法进行改进,提出了一种基于ABA(amplitude-based angle)处理的幅度加权角闪烁抑制方法。首先将单个脉冲测角的结果限制在一定范围内,然后对多个脉冲测角的结果进行幅度加权,仿真表明这种方法在各种信噪比条件下的角闪烁抑制性能都要大大优于常规的幅度加权方法。

基于幅度加权的预失真线性调频超声编码激励

为了提高医学超声成像的轴向分辨力和确保对比度,该文提出一种基于幅度加权的预失真线性调频编码新方法。该方法将线性调频发射信号幅度加权技术和回波信号旁瓣抑制技术相结合,一方面补偿超声探头对发射信号的影响,使得回波信号的带宽不局限于探头,提高轴向分辨力;另一方面消除发射信号幅频特性的菲涅耳波纹,提高发射信号的带宽并采用失配滤波器进行脉冲压缩,实现旁瓣抑制,确保成像对比度。仿真结果表明:相对恒包络线性调频编码,预失真线性调频编码方法不仅提高了轴向分辨力,而且最大旁瓣幅度减小至-48 dB以下,满足医学成像对比度要求。FieldII仿真B超图像结果表明:恒包络线性调频和预失真线性调频编码方法的轴向分辨力分别是0.35 mm和0.25 mm。

基于幅度加权编码激励的不锈钢焊缝TOFD成像检测研究

通过Hamming窗加权方法设计了幅度加权调频编码激励信号,将这种新型的激励方法与TOFD(Time-of-flight diffraction)检测方法相结合,综合提高了粗晶奥氏体不锈钢焊缝缺陷检测的时间分辨力、检测信噪比和缺陷定量定位精度,有效改善了粗晶焊缝超声检测中的难点问题。为分析设计的幅度加权调频编码激励信号的检测能力,针对奥氏体不锈钢母材试件和焊缝试件中的横孔缺陷,采用5 MHz探头分别进行了编码激励和常规激励的TOFD成像检测对比试验,结果表明:在相同的检测条件下,幅度加权调频编码激励可提高了图像和信号质量,使检测信号中的杂波和噪声得到抑制,缺陷上端和下端衍射波被准确区分,使各波形的时间宽度降低了30%,有效提高了TOFD检测的时间分辨力;获得的缺陷定位定量测量的平均相对误差为3.8%,较常规激励降低了47%,这种激励方法可在不提高激励电压和增益条件下,使不锈钢焊缝中缺陷检测的信噪比达16 d B以上,较常规激励平均提高了7 d B。

智能天线基带幅度加权波束赋形及其CDMA应用性能分析

一般的智能天线(SA)波束赋形都是基于移相器的载波移相波束赋形方案,其问题是工程难度大、没有充分利用基带信号处理技术。通过对SA波束赋形基本原理的研究,给出了QPSK基带信号波束赋形的数学表达式,提出了QPSK基带信号幅度加权波束赋形(BAWB)的概念,并给出了相应的电路实现框图。基于该QPSK基带幅度加权波束赋形原理,研究了CDMA系统中不同码道(用户)组合情况下QPSK调制信号对SA定向波束赋形的影响。研究发现:当采用多码道发送时,不同方向的主瓣、强的旁瓣会相互影响,影响了CDMA系统的波束空间分辨率,特别是当两个用户比较靠近或发送数据极性快速变化时,其相互干扰有所加强。于此同时,研究也表明了CDMA系统中多用户干扰(MAI)与系统性能之间的辩证关系,一方面多用户干扰使系统容量下降;而另一方面,MAI又是维持系统稳定工作的必要条件。

基于幅度加权的均匀线阵近场波束聚焦方法

为了降低相控阵列相移器和控制器的复杂度与成本,基于对阵元辐射振幅加权,提出运用函数逼近方法来计算各阵元辐射振幅.针对一维线阵,将空间辐射振幅分布设为δ(r-r0),可计算出每个阵元辐射振幅的取值,实现阵列波束在近场r0处会聚.举例说明了该方法的有效性.该方法容易推广到面阵和阵元辐射具有不同偏振方向的横波或纵波近场空间波束聚焦计算中.

一种低副瓣阵列天线指数幅度加权算法及仿真

在阵列天线的波束形成设计中,对波束的低副瓣设计提出了严格要求。提出了一种优化线阵列天线副瓣抑制的幅度加权的波束形成算法。通过此加权算法在小幅度展宽波束主瓣宽度的情况下,实现副瓣抑制高达30 d B的效果。并通过对多个不同单元数量的线阵列天线的方向图综合仿真计算,分析该算法参数对方向图的影响,该算法具有副瓣抑制效果好,简洁高效,易于工程实现等特点。

Butler阵的幅度加权

讨论了Ｂｕｔｌｅｒ阵的几种幅度加权以及形成和差波束的方法，同时也指出各种方法的局限性。

子阵幅度加权的低副瓣技术研究

在大型相控阵天线中采用子阵幅度加权来降低副瓣是一项简单且实用的技术,并且成本较低,但是在副瓣区域会出现高量化瓣(栅瓣)。如果在阵元级进行幅度加权,就不会出现量化瓣,且会取得非常好的低副瓣的效果。但是由于大型相控阵天线阵元数目比较多,所以采用阵元幅度加权馈电系统会比较复杂,而且成本较高。解决这个问题一个折中的方法就是在子阵进行幅度加权,同时在每个子阵中具有相同序号的阵元加权相同的系数,然后利用子阵系数和阵元系数的乘积来近似只有在阵元进行加权时的期望加权系数。这个近似的方法要比单独采用子阵幅度加权的副瓣电平好(在这里假设所有的子阵都是均匀子阵)。该设计比全部阵元幅度加权简单,而且降低了成本。

利用时域二维数据幅度加权的目标信号增强方法

穿墙雷达回波成分复杂,往往同时存在着目标信号、噪声、杂波、RFI干扰等各种成分。针对回波中目标信号与其他信号的分布特点,提出一种利用时域二维数据进行幅度加权的目标信号增强方法并给出两种具体实现算法。该方法基于十字型滑动窗口处理思想,利用每组滑窗对应的快、慢时间域二维数据计算加权系数,并对快、慢时间域交叠处的回波数据进行幅度加权处理,通过对全部回波数据的滑窗加权遍历,提高目标信噪比和信杂比。理论分析和仿真结果表明,当快时间域和慢时间域上的回波信号与杂波、噪声功率比之和高于0dB时,所提方法仅需一到两次加权处理即可有效增强目标信号。将新方法应用于穿墙雷达实测数据中,有效抑制了近距离处耦合干扰剩余的不利影响,增强了目标信号幅度,有利于后续目标检测及特征提取。

声波测井相控线阵辐射器幅度加权的优化设计

对声波测井相控线阵声波辐射器进行了幅度加权的优化设计。分别针对辐射声束主瓣和旁瓣的最小化条件建立了相控线阵幅度加权的优化目标函数,采用拉格朗日乘子算法对目标函数进行非线性规划,并确定了最优幅度加权因子。通过数值计算对比分析了均匀幅度加权和不同幅加权条件下相控线阵声波辐射器的指向性以及辐射声束角宽的差异。结果表明,优化设计可以很好地实现相控线阵辐射旁瓣的最小化和给定旁瓣级条件下声束主瓣角宽的最窄控制,并且可以根据声波测井的不同要求提供相控线阵辐射器幅度加权的优化参数。

声波测井相控线阵辐射器幅度加权的实验研究

在声波测井工程中使用相控线阵声波辐射器可以使声波向着接收探头一侧辐射 ,从而提高声波测井的信噪比和探测距离。对相控线阵进行幅度加权可以改变其辐射主瓣的角宽 ,这种技术在声波测井中有良好的应用前景。推导了幅度加权条件下相控线阵声波辐射器的指向性函数 ,研究了利用幅度加权方法增加和减小相控线阵辐射主瓣的方法并用实验测量结果进行了校验 ,二者取得了良好的一致性。研究表明 ,当相控线阵阵元幅度由阵的中心向两边对称单调增加时 ,阵的辐射主瓣角会变窄 ,反之变宽。

基于重叠复合线列阵的幅度加权指向性研究

在声呐系统中,通常希望换能器基阵的发射或者接收波束具有较低的旁瓣,一般采用幅度加权的方式实现。将线列阵划分为部分阵元重叠的二级复合阵,再根据各子阵等效阵元幅度加权系数的分布形式,利用卷积公式计算出各阵元最终的加权系数,并对其产生的指向性进行研究。经仿真实验分析发现,在阵元数目较多时,适当地将线列阵划分为重叠复合阵再设计加权系数,可以使旁瓣总功率更低,使基阵发射或者接收的能量更加集中,为水声换能器基阵波束设计提供参考。

幅度加权曲面换能器理论分析

为改变单元聚焦超声换能器的空间声场分布，拓展聚焦区的长度，在更大的深度范围内得到高空间横向分辨率，对单元换能器采用幅度加权设计技术是经济且有效的方法，本文给出了分别采用线性和高斯两种加权方式聚焦换能器的声场分布，与不采用加权技术进行比较，证实了加权技术确实有效，从而对此项技术的应用具有重要的参考价值。

X波段带幅度加权功能T/R组件设计

体积小、重量轻、高性能、高可靠性的T/R组件的研制已经成为目前的研究热点。介绍了一种具有收发幅度加权功能的X波段T/R组件的原理及设计方法,该组件基于多层低温共烧陶瓷(LTCC)工艺实现,在一块LTCC基板上集成了电阻、电容、ASIC、MMIC等器件,最后给出了组件的测试结果。主要性能:发射功率大于40 d Bm,接收增益大于20 d B,噪声系数小于3.5 d B,重量90 g。

改进型四波束Butler矩阵的幅度加权

在4×4Butler矩阵基础上,在保持波束数目和指向不变的情况下,通过增加4个功分器和4个180o移相器,对矩阵进行改进。将天线阵列扩展为8单元线阵,并对改进后的矩阵进行近似切比雪夫分布幅度加权,仿真结果表明加权后副瓣电平明显改善,最后对半功率覆盖范围和波束交叉电平的影响进行分析。

基于幅度加权几何中心法的毫米波高分辨雷达角跟踪技术

将高距离分辨技术与单脉冲测角技术相结合,采用幅度加权获取目标几何中心作为跟踪点,仿真结果证明,目标几何中心作为跟踪点可有效抑制幅度起伏对角跟踪的影响,并可提高跟踪精度。

基于余弦幅度加权的低旁瓣多相位分段调制干扰方法

多相位分段调制(multiple phases sectionalized modulation,MPSM)干扰可以对线性调频脉冲压缩雷达产生局部压制式干扰效果,能够对目标进行有效保护。然而MPSM干扰存在较强的旁瓣,当对目标进行保护时容易被发现,不利于干扰的隐蔽实施。针对这个问题,提出一种基于余弦幅度加权的低旁瓣MPSM干扰方法。该方法借鉴时域加窗抑制旁瓣的思想,首先将接收到的雷达信号在时域内分成多段,并对每段信号调制不同的相位,之后对每段信号进行余弦幅度加权,从而产生基于余弦幅度加权的MPSM干扰。该干扰方法经过雷达脉冲压缩处理后,能够产生具有一定范围的噪声压制式干扰效果,并且具有低旁瓣特性。利用该方法对目标进行干扰保护的同时,还能够减少旁瓣干扰功率,增强干扰实施的隐蔽性,降低被发现和剔除的概率。理论分析和仿真实验表明了方法的可行性和有效性。

基于幅度加权的天线波束控制方法研究

提出一种通过调整天线单元之间的激励幅度而非相位来控制天线波束指向的方法。从全息干涉原理出发计算得到特定波束指向下各个单元的激励幅度值,根据该值对一维天线阵中各个单元的激励幅度进行设置后,天线实现了-30°到20°的扫描。将激励幅度连续值等效为"0"和"1"编码后,天线具备同样的扫描特性。设计了两款天线单元s1和s2,在9.2 GHz时两个单元的辐射效率为46%和4%,实现了与"1"和"0"编码的一一对应。在Rogers 4003基板上根据0°和-30°所对应的编码序列刻蚀相应的单元s1和s2,加工得到两款天线N1和N2。仿真和测试结果表明天线获得了良好的阻抗匹配特性,且天线波束指向分别为0°和-32°,验证了幅度加权方法在天线波束控制中的可行性。

加脊喇叭构成的幅度复加权测向圆阵研究

常规宽频带双通道干涉仪测向圆阵在高频时系统稳健性能较差 ,在此基础上本文提出了利用加脊喇叭天线构成的幅度复加权测向圆阵作为补偿手段。论文对幅度复加权测向原理进行了详细推导 ,并利用实际测试结果进行了研究。结果表明 :阵元在满足特定幅度方向图的情况下 ,幅度复加权测向阵列可以得到较高的测向精度。由于无须利用相位信息 ,不存在相位模糊问题、由于不受阵列口径限制 ,从而可以靠增加阵元数目来补偿阵元边缘电平。提高了系统灵敏度、增强了系统稳健性能。