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阳光

上海文学 1992年第9期 66-,65页

作者：许辉

早上醒来一睁眼,窗外是明晃晃的阳光,这可是盼了许久而又许久都未得到的东西呀。今年的春节和立春是同一天,立春都过去一个多星期了,但春来的每一天,都阴寒湿雨,除去朋友一起玩玩,别的什么事也干不成。在我们这地方,不南不北。

关键词：在北方中都真性情龟背竹前几黄颇执笔者万树打本子阵

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一种稳健的柔性阵波束形成方法

应用声学 2011年第1期30卷 26-30页

作者：刘贯领汪素萍余小琴杭州应用声学研究所杭州310012

由于航向、航速的改变以及水流、风浪等因素的影响,柔性线列阵在实际应用过程中阵型畸变是不可避免的。一方面,这种畸变使得许多假设阵型无畸变的波束形成方法的性能受到严重的影响;另一方面,目前很多的阵型估计方法仍不是很成熟,很难... 详细信息

由于航向、航速的改变以及水流、风浪等因素的影响,柔性线列阵在实际应用过程中阵型畸变是不可避免的。一方面,这种畸变使得许多假设阵型无畸变的波束形成方法的性能受到严重的影响;另一方面,目前很多的阵型估计方法仍不是很成熟,很难准确估计阵元的实际位置。本文提出将柔性阵列分为一段阵元位置已知的子阵和若干段阵元未知的子阵,利用不同子阵接收信号的互相关即可获得所需要的波束形成加权系数,从而在不需要知道阵元确切位置信息的情况下实现目标方法的估计。

关键词：柔性阵阵型畸变子阵互相关波束形成

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ADBF在机载有源相控阵雷达上的应用

现代雷达 2009年第9期31卷 32-35页

作者：夏德平沈明威南京电子技术研究所南京210039

对机载有源相控阵雷达系统,进行子阵级ADBF应用研究,运用遗传算法来对子阵形式优化,并结合对角加载技术,实现小采样本条件下波束快速收敛。仿真结果表明,优化后的子阵,自适应副瓣电平得到很大的改善,同时,在干扰方向形成明显的零深。

关键词：自适应数字波束形成子阵遗传算法相控阵雷达副瓣电平零深

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MIMO雷达波束形成与布阵优化方法研究

MIMO雷达波束形成与布阵优化方法研究

作者：杨竣评西安电子科技大学

学位级别：硕士

MIMO雷达的各个通道信号互相独立,通过其波形分集能力可以设计出满足各种需求的发射波形。在场景感知时,发射正交波形可以快速地进行全方位搜索,从而及时地进行预警或者侦察活动;在目标跟踪阶段时,可以通过同时多波束发射方向图实现对... 详细信息

MIMO雷达的各个通道信号互相独立,通过其波形分集能力可以设计出满足各种需求的发射波形。在场景感知时,发射正交波形可以快速地进行全方位搜索,从而及时地进行预警或者侦察活动;在目标跟踪阶段时,可以通过同时多波束发射方向图实现对多个目标的观测,进而提高其观测时长和能量分配效率。近些年来,随着MIMO雷达阵列孔径的不断扩增,成千上万的阵元规模对波形设计、波束形成以及系统设计都带来了极大的挑战,并且伴随着雷达系统的成本不断增加的问题。基于此,有必要从子阵和布阵优化的角度出发,在保障MIMO雷达性能需求的前提下,尽可能地降低其阵元规模与系统复杂度。为更严谨地探讨该问题,本文将从MIMO雷达的波形设计、基于子阵的波束形成,以及布阵优化方法三个方面进行研究,主要的工作内容如下:1.针对MIMO雷达不同的性能需求,分别研究了正交波形与部分相关波形的优化方法。首先,介绍了正交波形的基本概念和设计方法,讨论了正交信号的处理流程,并优化了基于序列二次规划算法的正交波形设计方法。其次,研究了部分相关信号的设计方法及其处理流程,引入了收发联合匹配增益的概念,并通过凸优化模型高效地解决了多旁瓣干扰源、密集旁瓣干扰源以及部分区域覆盖搜索场景下的发射方向图设计问题。2.针对大规模MIMO雷达阵列发射波束优化问题,研究了同时多波束发射方向图设计方法和基于子阵的多级收、发波束形成方法。一方面,针对同时多波束发射方向图匹配设计问题,研究了基于半正定规划算法和基于基波束算法的方向图设计方法,其中,半正定规划算法的时间性能较差,基波束算法得到的波形空时域特性较差。基于此,本文采用了基于交叉子阵的多波束发射方向图设计方法,能够兼顾时间性能和空时域特性。另一方面,随着MIMO雷达阵列规模的不断增大,阵元维度膨胀导致波形设计和波束形成方法的复杂度和计算量大幅提升,常规方法难以满足其时间性能需求。针对此种情况,分别研究了收、发多级波束形成的方法,该方法有效地降低信号处理的维度和系统设计的复杂度。最后,研究了基于子阵的同时接收多波束方法,并分析了具体的应用场景。3.针对MIMO雷达阵元分布优化问题,研究了MIMO雷达低成本设计问题和低旁瓣发射方向图设计问题。一方面,考虑到大规模或超大规模MIMO雷达的低成本问题,本文研究了一种基于均匀阵列的空间稀布方法,分别从阵元或子阵的角度出发,在保证主副比和主瓣波束宽度的前提下,分析各个阵元或子阵对于发射方向图的整体性能影响,从而对其取舍情况进行二元假设,该方法能比均匀阵列节省30%～50%的阵元数目。另一方面,针对固定孔径约束条件下的低旁瓣发射方向图设计问题,本文研究了一种基于阵元位置分布和发射信号协方差矩阵交替迭代的优化方法。相比均匀阵列,该方法设计的发射方向图具有更加平坦的旁瓣电平,并对旁瓣干扰和环境杂波也有着较好地抑制效果。

关键词： MIMO雷达波形设计波束形成子阵布阵优化

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基于FPGA平台的波控系统设计

基于FPGA平台的波控系统设计

作者：张宇驰南京理工大学

学位级别：硕士

自雷达问世以来,随着微电子技术、信号处理技术和计算机技术的高速发展,现代雷达的设计也越来越多的使用到大规模集成电路芯片,不仅优化了系统的硬件开发,降低了设计成本,还使雷达在小型化、集成化、灵活性等方面都得到了极大的提高。... 详细信息

自雷达问世以来,随着微电子技术、信号处理技术和计算机技术的高速发展,现代雷达的设计也越来越多的使用到大规模集成电路芯片,不仅优化了系统的硬件开发,降低了设计成本,还使雷达在小型化、集成化、灵活性等方面都得到了极大的提高。在相控阵雷达中,波束控制系统需快速完成所有天线单元的相位计算和控制、状态监测等功能,传统的硬件电路设计方式已难以满足雷达的需求。采用大规模集成电路设计,不仅提高了波束控制系统运算速度,还在减小硬件空间、降低设备成本、提高系统可靠性等方面有重要意义。本文在描述相控阵雷达主要工作特点的基础上介绍了波束控制系统的基本功能和发展趋势以及组成,指出了常用的几种波控系统设计方式：子阵并行运算法、主机集中运算法和多级混合运算法等计算处理模式,并着重描述了阵面运算处理模块的设计思想。在此基础上结合现代工程实际需求、波控系统的关键技术以及大规模集成电路FPGA的特点,提出了一种基于FPGA (Field Program Gate Array)的相控阵雷达波控系统的设计思想,该设计采用大规模集成电路FPGA作为计算和控制的核心器件,具有低成本、低功耗、高安全性、高可靠性等优点,论文重点对工程实现原理、性能要求、功能需求以及工程实施方案进行了论述,对工程关键技术进行重要研究,包括外部接口协议、串行总线、波控码的运算、在线数据加载以及采集与阵面传输BIT等。最后,根据相控阵雷达波控系统分级构成特点,论文详细的对波控主机和阵面子阵控制模块两级设备的功能组成、系统框图、硬件设计和软件开发等进行了阐述。基于FPGA的波控设计为波束控制系统的设计提供了一种全新的模式,在现阶段相控阵雷达的设计中应用越来越广泛。该技术为波束控制系统技术进步具有重要的推动作用。

关键词：相控阵雷达波束控制 FPGA 波控码波控主机子阵

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无线IRS通信系统的预编码优化技术研究

无线IRS通信系统的预编码优化技术研究

作者：王轩东南大学

学位级别：硕士

在各种移动应用爆炸式增长的推动下,未来无线网络对通信容量提出了更高的需求,为了实现这一目标,已经有大规模天线阵列、毫米波通信和超密集网络等技术得到学术界的深入研究,然而这些技术普遍存在高成本和高复杂度等缺点。智能反射面(IR... 详细信息

在各种移动应用爆炸式增长的推动下,未来无线网络对通信容量提出了更高的需求,为了实现这一目标,已经有大规模天线阵列、毫米波通信和超密集网络等技术得到学术界的深入研究,然而这些技术普遍存在高成本和高复杂度等缺点。智能反射面(IRS,Intelligent Reflecting Surface)由大量低成本的无源反射单元构成,可以实现无线传播环境的智能化配置,从而显著提高通信系统的性能,因此已成为组建下一代移动通信系统的备选技术。IRS辅助通信系统的一个关键问题是基站(BS,Base Station)和IRS的联合有源与无源波束成形设计,围绕这个问题,我们针对若干个不同场景展开研究并取得了一些研究成果。首先,针对基于分布式IRS的多输入多输出(MIMO,Multiple-Input MultipleOutput)通信系统,研究了BS全数字预编码和IRS无源预编码的联合优化问题,并提出一种有效的交替优化算法,以最大化系统可达速率。仿真结果验证了算法的有效性和部署多个IRS对于系统性能的提升作用。接着,针对基于子阵结构的IRS辅助毫米波(mm Wave,Millimeter Wave)通信系统,研究了单用户场景中以最大化用户接收信号功率为目标的联合预编码设计问题,包括BS的子阵连接结构混合预编码和IRS的无源反射预编码。对于优化问题,我们提出了一种具有较低复杂度的算法,在该算法中,首先利用毫米波信道的秩一属性将原问题转换为一个近似优化问题,然后推导近似问题的闭式解。数值结果证明了简化处理的可行性,也表明了子阵连接结构和IRS能有效增强毫米波通信的性能。最后,针对IRS辅助毫米波通信系统的物理层安全传输,研究了单窃听用户场景中的安全速率最大化问题,并提出一种基于交替优化框架的高效算法。具体而言,我们将联合优化问题分解为数字基带预编码、模拟射频预编码和IRS无源预编码三个子优化问题,然后迭代求解每一个子问题。仿真结果表明了IRS在无线通信安全中的显著增益。

关键词：智能反射面预编码毫米波子阵 MIMO

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多功能OAM天线的分析和设计

多功能OAM天线的分析和设计

作者：林本通南京理工大学

学位级别：硕士

随着通信技术的不断发展,人们对于移动通信系统在传输可靠性、数据传输速率等方面的要求也越来越高,大体量的信息传输使得频谱资源愈发紧缺,而模式间拥有正交特性的轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)有望成为6G时代一种新的解... 详细信息

随着通信技术的不断发展,人们对于移动通信系统在传输可靠性、数据传输速率等方面的要求也越来越高,大体量的信息传输使得频谱资源愈发紧缺,而模式间拥有正交特性的轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)有望成为6G时代一种新的解决思路。OAM天线独特的螺旋相位分布提供了一种全新的提升信道容量的办法,即模分复用,而且理论上可以拥有无穷维希尔伯特空间。本文围绕着多功能的轨道角动量天线进行研究,主要工作内容如下:首先,为了利用OAM模分复用的优点,提出了一种基于均匀圆阵列(Uniform Circular Array,UCA)的空间/模态混合分集的子阵划分。首先利建立理想均匀圆阵列模型,分析了阵列半径、阵元数、工作频率等参数对产生OAM波束的影响。然后以UCA做为子阵,将空间按照x、y轴划分成四个区域,各区域的子阵独立辐射一种OAM波束,进一步研究子阵间混叠的程度以及有效传输距离,发现各区域传输的OAM波模式纯度与距离呈线性关系,当观测距离为10时,所有子阵的区域辐射的OAM波束模式纯度均高于60%。最后通过仿真进行验证,仿真模型由四个分布于不同象限的八单元UCA组成,天线单元由贴片构成。全波仿真结果表明,该模型能在在有效传输距离内实现高模式纯度多通道传输,且相邻子阵间的包络相关系数(Envelope Correlation Coefficient,ECC)低于0.0001。其次,为了解决OAM波束在接收时能量分布不均带来的低效问题,提出了一种基于顺序旋转圆阵列的平顶波束优化设计。首先设计了一种对称切角的等腰直角三角形圆极化贴片单元,与等性能普通切角圆极化贴片相比,它拥有紧凑的结构,并论述了将圆极化单元进行顺序旋转生成OAM波束的原理。然后设计了一种紧凑的三层同心圆阵列,各圆阵列的单元数从内到外分别为4、4、8,阵列半径分别为0.3、0.63、0.96,工作带宽为8.7%(8.8GHz-9.7GHz),各层圆阵列均辐射-1模态涡旋波。最后从结构上优化阵列分布为交趾分布,并通过算法优化了各圆阵列的激励系数,并通过全波仿真验证,优化后的平顶波束1d B波束宽度从-55°到55°,带内波纹系数为0.6d B,矩形系数为1.26,且OAM模式纯度依旧能达到96%。最后,为了顺应射频器件小型化趋势,实现天线与滤波器融合,提出了一种圆极化轨道角动量滤波天线。该天线在上一章提出的圆极化贴片的基础上改用缝隙耦合馈电,并且在天线表面增加寄生贴片以实现高频的辐射零点,在馈线末端增加通孔实现低频的辐射零点,并在馈线上增加一对横向枝节对带外的高频、低频辐射分量做进一步的抑制。仿真和实测结果表明滤波天线单元通带范围为13%(7.9GHz-9.02GHz),通带内增益均不低于6.5d Bi,在低、高频侧的阻带抑制分别为7.45d B和22.3d B。最后将单元顺序旋转组成一个四单元的阵列,仿真结果表明,天线的带宽、滤波特性、轴比带宽等与单元几乎相同,在通带内可以辐射不低于93%的+1模态的OAM波束。

关键词：轨道角动量子阵顺序旋转平顶波束滤波天线

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快速稳健的自适应波束形成算法研究

快速稳健的自适应波束形成算法研究

作者：邓欣西安电子科技大学

学位级别：硕士

阵列信号处理广泛应用于雷达、声纳、通讯、地震勘探、射电天文、医学成像等多种军事和国民经济应用领域。但是,在理论上高性能的阵列处理方法实际应用中受阵列系统误差影响严重。对此,本文研究快速稳健的自适应波束形成技术。在分析阵... 详细信息

阵列信号处理广泛应用于雷达、声纳、通讯、地震勘探、射电天文、医学成像等多种军事和国民经济应用领域。但是,在理论上高性能的阵列处理方法实际应用中受阵列系统误差影响严重。对此,本文研究快速稳健的自适应波束形成技术。在分析阵列误差对自适应波束形成性能影响的基础上,考虑实际工程对算法计算复杂度的要求,提出两种快速稳健的自适应波束形成算法,现总结如下: 1.提出一种稳健的线性约束LMS自适应波束形成算法。期望信号导向矢量的估计不准导致传统自适应算法中期望信号被当作干扰抑制掉,严重影响系统的输出性能。本文基于导向矢量展开算法,梯度搜索真实的期望信号导向矢量,同时采用线性约束LMS算法迭代收敛得到最优权矢量。该方法中导向矢量和权矢量均能收敛到最优值,而且本文推导给出两个迭代步长的选取参考。该方法由于采用迭代算法,避开矩阵求逆运算,因此运算复杂度较低,而且计算机仿真验证了该方法对指向误差、阵元位置误差和阵元相位误差具有良好的稳健性。 2.提出基于特征空间的快速自适应波束形成算法。基于特征空间的自适应波束形成算法对阵列误差具有较好的稳健性,但存在以下问题:第一,信号子空间的获取均涉及矩阵的特征分解运算,运算量很大;第二,在非平稳环境下(干扰或阵列平台运动),我们无法获取足够的有效采样点,将导致对数据相关矩阵的估计不准确,由此得到的信号子空间与真实信号子空间相差较大,进而影响算法的性能。本文将阵列均匀划分为互不重叠的若干子阵,在子阵内做基于ESB的自适应处理,然后将子阵级导向矢量向信号子空间投影作为权矢量,完成子阵级波束形成。本文算法作为一种降维自适应波束形成方法,不仅所需运算量小,而且通过计算机仿真验证了此算法能够在小快拍数条件下收敛,并对指向误差和阵列幅相误差具有良好的稳健性。

关键词：阵列信号处理稳健波束形成 LMS 特征空间子阵

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位置误差和相位误差对模块化天线阵的影响

现代雷达 2007年第12期29卷 83-86,89页

作者：方刚王小谟高本庆北京理工大学电子工程系北京100081 中国电子科学研究院北京100041

对于采用自定位设计的模块化天线阵,推导了单元位置误差和子阵位置误差的取值范围与天线副瓣累积概率的关系,以及相位误差与天线副瓣累积概率的关系。通过实例证明,欲实现的天线的副瓣值不同,不同方向的位置误差对天线副瓣累积概率的影... 详细信息

对于采用自定位设计的模块化天线阵,推导了单元位置误差和子阵位置误差的取值范围与天线副瓣累积概率的关系,以及相位误差与天线副瓣累积概率的关系。通过实例证明,欲实现的天线的副瓣值不同,不同方向的位置误差对天线副瓣累积概率的影响是不同的。

关键词：自定位结构位置误差相位误差子阵