基于改进阻塞矩阵的DMA小信号主瓣保形与导向失配恢复方案

作     者：王元凯 金梁 楼洋明 WANG Yuankai;JIN Liang;LOU Yangming

作者机构：信息工程大学河南郑州450001 

出 版 物：《信息工程大学学报》 (Journal of Information Engineering University)

年 卷 期：2023年第24卷第4期

页      面：424-431页

学科分类：11[军事学] 080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 110503[军事学-军事通信学] 0810[工学-信息与通信工程] 1105[军事学-军队指挥学] 1104[军事学-战术学] 082601[工学-武器系统与运用工程] 081105[工学-导航、制导与控制] 0826[工学-兵器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：嵩山实验室资助项目(221100211300-01) 国家自然科学基金资助项目(U22A2001) 国家重点研发计划资助项目(2022YFB2902202) 

主　　题：动态超材料天线 改进阻塞矩阵 主瓣干扰 信干噪比最大化 

摘      要：传统阵列天线在运用阻塞矩阵预处理对抗主瓣强干扰过程中,期望小信号会出现主瓣失真,峰值偏移和旁边电平上升,造成一定的信息损失,影响阵列天线接收信号的输出信干噪比(Signal-to-Interference-Noise Ratio,SINR)。为解决这个问题,提出一种基于改进阻塞矩阵的动态超材料天线(Dynamic Metamaterial Antenna,DMA)小信号主瓣保形与导向失配恢复方案。首先,基于DMA结构特性设计改进阻塞矩阵,对接收信号进行预处理;其次,采用权矢量补偿方法对小信号的导向矢量进行变换;最后,通过自适应空域滤波算法设计求解DMA的方向图状态向量,在天线射频前端实现了空域滤波小信号匹配接收。仿真结果表明,经过阻塞矩阵预处理后的DMA比传统天线具有更好的空域波束赋形能力。所提方案能够有效对抗主瓣存在强干扰的情况,降低主瓣失真,恢复小信号主瓣峰值偏移的导向矢量,进一步提高期望小信号的接收增益,证明所提算法的有效性以及优于传统天线阵列波束形成方法的优势。