数字阵孔径级同频同时收发技术研究

发布时间：2020-11-14 18:55

　　 由于强自干扰的存在,当前射频系统只能实现同频分时或者分频同时的工作模式,而不能实现同频同时工作。同时收发技术是用于解决这种局限的一项新兴技术,它通过提高收发间隔离度达到减小或消除自干扰的目的。传统同时收发主要关注一发一收或二发二收的天线配置,本文针对大规模数字阵,研究提高收发阵列间隔离度的算法,为实现孔径级同时收发提供了有力途径之一。本文主要采用空域方法来最小化耦合信号。首先先采用约束条件下的幅相可调波束形成来消除耦合信号,通过耦合矩阵表示收发间耦合关系,并以最小化耦合信号和最大化目标方向增益为约束条件,获得权矢量。幅相可调方法计算简便,隔离效果较好,但是只适用于线性功放,具有一定的局限性。其次,本文研究了自适应波束形成在课题中的应用,采用拉格朗日乘子法求得最优加权矢量。以规定方向的输出功率为目标函数,以耦合约束和方向性约束作为约束条件来构建拉格朗日方程,进而求得线性约束最小方差准则下的最优权值。自适应波束形成能够获得不同环境下的最优权向量,但是需要预先获取输入信号的先验信息。再次,本文考虑唯相位加权实现收发隔离。本文采用恒模约束唯相位算法和期望方向增益最大法进行阵列加权。恒模约束唯相位算法通过求解由唯相位约束,耦合约束和方向性约束组成的方程组来获得阵列加权值。期望方向增益最大算法通过构建拉格朗日函数,对各参数求偏导来获得方程组进行求解。唯相位算法适用于饱和功放,适合在工程中应用。但是其算法复杂度较高,需要进一步研究来提高实时性。最后,针对空域方法处理后的干扰剩余信号,本文采用自适应数字对消进一步提高隔离度。以归一化干扰剩余信号作为参考信号,分别求得数字对消器的线性最优维纳解,以及用最速下降法和随机梯度下降法求得的对消器权值。结果表明,数字对消能有效减小干扰剩余信号,进一步提高收发间隔离性能。
【学位单位】：中国电子科技集团公司电子科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN958.92
【部分图文】：

?电子科学研宂所硕士学位论文第二章幅相可调波束形成收发隔离??通过空域波束形成在接收阵列各天线单元处置零可获得收发间的高从各发射天线单元是否采用固定的发射功率，数字波束形成可分为幅相可形成和唯相位波束形成。本章主要研究幅相可调波束形成在收发隔离中首先对相关技术进行简要介绍，然后对幅相可调波束置零算法进行数学分通过软件仿真验证了算法的有效性和可行性。??２．１波束形成及抗干扰技术??２．１．１波束形成技术??本小节介绍一般意义上的波束形成。波束形成是指对阵列信号进行加阵列发射信号形成的波束指向期望方向，或者使阵列接收到的信号在期望的增益最大，同时对噪声和干扰进行抑制的过程〖６３］。??

２．２收发间耦合途径分析??为减小收发间耦合干扰信号，首先需要研究耦合干扰信号产生的原因，信号??由发射阵面耦合到接收阵面的途径如图２．２所示：??＾?ｆ??１］，————［］／???－ｅ——??图２．２收发间耦合途径??如图是一个阵列天线测试台的示意图，图中箭头符号表示耦合信号的传播方??向，字母表示不同的传播途径，具体各传播途径如下：??ａ．

合：??材料（复合材料、金属材料等）可能会引导电波在材料表工程上可通过研制新型材料来有效减少表面波。??量泄漏：??，发射机和接收机间存在能量泄漏，这主要是指位于阵故可通过研究频率源和射频子系统中的能量泄漏途径来影响：??境（如海面）的影响，发射电波通过反射或散射传播，我们需要考虑阵列工作时的环境因素，以此寻找相应合矩阵分析??阵列间耦合矩阵进行分析。我们针对均匀线阵进行研数目为Ｊ，接收孔径天线单元数目为Ｋ，阵列信号流
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本文编号：2883844