阵列发射波束综合的解析方法及其应用
发布时间：2021-02-14 22:31
阵列波束综合作为现代雷达与通信领域中的一个重要研究课题,近几十年来受到了研究者们的广泛关注。在以“唯相位”的相控阵雷达（Phased Array）为代表的传统阵列波束形成技术中,仅考虑了信号的相位这一设计自由度。为了适应当今越来越复杂的电磁环境,需要为阵列发射波束综合问题引入更多的可设计变量来获得额外的阵列自由度增益。但是近年来对多变量的波束综合问题的讨论大多基于数值方法和优化类的算法。这类方法的计算复杂度较高,不能完全满足大规模阵列的波束捷变等工程中日益增长的需求。而解析方法通过建立阵列待设计变量和它们综合出来的波束图之间的解析数学关系,然后根据期望波束图的要求可以直接求出所需的阵列参数。然而,波束图通常是较为复杂的数学表达式,阵列待设计的变量隐含在其中,难以通过直接的数学推导得到它们之间的解析关系式。本文通过引入一系列的逼近方法,建立了阵列待设计的变量和波束图之间的解析数学关系式。随后,基于这些解析的波束图表达方法,本文主要针对不同工程的具体应用,研究了带有多个可设计变量的阵列波束综合问题,推导出了对应的解析方法。这些解析方法不仅计算复杂度很小,并且理论分析和仿真实验均证明了它们在...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
本论文研究内容的体系结构
本文中考虑如图2-1的集中式的均匀线阵发射阵列,有M根发射天线,相邻天线之间的阵元间距为d。选取第一个发射阵元为参考阵元,则下标m?1,2,?,M表示第m号发射阵元。所有阵元均采用理想全向天线,每个天线可以向空间中均匀地发射信号,并且没有考虑系统的通道误差等因素。没有特殊说明的情况下,本文中均是以线性均匀阵列为例子。2.1.2 信号模型
传统的发射波束综合问题通常是使所有的天线发射相同的波形,通过调整各个发射信号的相位来设计发射波束图。也就是说,如果使用“唯相位”(Phased-only)的相控阵作为发射阵列,波束综合问题的可设计变量仅有发射信号的相位,即只有一个待设计的变量。本文中考虑的阵列结构与传统的相控阵发射阵列一样,但是不同的是,本文的发射信号模型采用波形分集技术,各个发射天线发射不同的信号。除此之外,本文还考虑不同的发射载波频率,这样可以为发射波束综合问题引入更多的自由度,从而带来阵列自由度的增益。因此,本文中的信号模型为一个更为广义的模型:发射信号波形(相位和幅度)和载波频率均为发射波束综合问题的可设计变量。如图2-2所示。具体地说,第m号天线在快拍t的发射信号为:
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的余割平方波束天线优化设计[J]. 燕秀林,段冰,张新刚. 中国舰船研究. 2020(05)
[2]频控阵雷达技术及其应用研究进展[J]. 王文钦,陈慧,郑植,张顺生. 雷达学报. 2018(02)
[3]方向调制信号干扰激励优化设计方法[J]. 郭彬,杨育红,朱义君. 信号处理. 2016(05)
[4]频控阵雷达:概念、原理与应用[J]. 王文钦,邵怀宗,陈慧. 电子与信息学报. 2016(04)
[5]基于相位赋形的方向调制信号综合方法研究[J]. 洪涛. 电子与信息学报. 2016(04)
[6]浅谈最优化方法教学的点滴体会[J]. 孟红云,张小华. 数学学习与研究. 2016(01)
[7]基于改进鱼群寻优算法的天线阵方向图综合[J]. 黄勇,玄晓波,姚凤薇,曹扬. 电子设计工程. 2015(22)
[8]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨. 中国科学:信息科学. 2014(05)
[9]大规模MIMO无线通信关键技术[J]. 尤力,高西奇. 中兴通讯技术. 2014(02)
[10]多目标遗传算法方向调制物理层安全通信信号设计[J]. 洪涛,宋茂忠,刘渝. 应用科学学报. 2014(01)
博士论文
[1]基于麦克风阵列的声源定位技术研究[D]. 秦艳华.北京邮电大学 2019
[2]MIMO雷达优化波形设计与信号处理研究[D]. 程子扬.电子科技大学 2018
[3]频控阵发射波束形成及其应用方法研究[D]. 熊杰.电子科技大学 2018
[4]阵列方向图综合与自适应波束形成技术研究[D]. 阳凯.电子科技大学 2013
[5]方向调制在物理层安全通信和通信测向综合系统中的应用研究[D]. 洪涛.南京航空航天大学 2012
[6]天线阵方向图综合的智能优化算法研究[D]. 张建华.哈尔滨工程大学 2012
[7]粒子群优化算法研究及其应用[D]. 王维博.西南交通大学 2012
[8]自适应数字波束形成关键技术研究[D]. 李洪涛.南京理工大学 2012
[9]基于凸优化的雷达波形设计及阵列方向图综合算法研究[D]. 何学辉.西安电子科技大学 2010
[10]基于凸优化理论的自适应波束形成技术[D]. 彭建辉.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]阵列天线的波束形成技术研究[D]. 李枫.西安电子科技大学 2018
[2]生态系统粒子群算法及其在阵列天线方向图优化中的应用[D]. 刘角.太原理工大学 2016
[3]被动声纳测向信号级仿真[D]. 张军.中国舰船研究院 2015
[4]大型阵列的降维优化波束形成[D]. 孙晨伟.西安电子科技大学 2013
[5]某型塔康地面台模拟技术研究[D]. 姚文臣.郑州大学 2010
[6]基于混合蚁群算法的MIMO雷达发射波形设计[D]. 宫德龙.河南大学 2010
本文编号：3033972
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
本论文研究内容的体系结构
本文中考虑如图2-1的集中式的均匀线阵发射阵列,有M根发射天线,相邻天线之间的阵元间距为d。选取第一个发射阵元为参考阵元,则下标m?1,2,?,M表示第m号发射阵元。所有阵元均采用理想全向天线,每个天线可以向空间中均匀地发射信号,并且没有考虑系统的通道误差等因素。没有特殊说明的情况下,本文中均是以线性均匀阵列为例子。2.1.2 信号模型
传统的发射波束综合问题通常是使所有的天线发射相同的波形,通过调整各个发射信号的相位来设计发射波束图。也就是说,如果使用“唯相位”(Phased-only)的相控阵作为发射阵列,波束综合问题的可设计变量仅有发射信号的相位,即只有一个待设计的变量。本文中考虑的阵列结构与传统的相控阵发射阵列一样,但是不同的是,本文的发射信号模型采用波形分集技术,各个发射天线发射不同的信号。除此之外,本文还考虑不同的发射载波频率,这样可以为发射波束综合问题引入更多的自由度,从而带来阵列自由度的增益。因此,本文中的信号模型为一个更为广义的模型:发射信号波形(相位和幅度)和载波频率均为发射波束综合问题的可设计变量。如图2-2所示。具体地说,第m号天线在快拍t的发射信号为:
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的余割平方波束天线优化设计[J]. 燕秀林,段冰,张新刚. 中国舰船研究. 2020(05)
[2]频控阵雷达技术及其应用研究进展[J]. 王文钦,陈慧,郑植,张顺生. 雷达学报. 2018(02)
[3]方向调制信号干扰激励优化设计方法[J]. 郭彬,杨育红,朱义君. 信号处理. 2016(05)
[4]频控阵雷达:概念、原理与应用[J]. 王文钦,邵怀宗,陈慧. 电子与信息学报. 2016(04)
[5]基于相位赋形的方向调制信号综合方法研究[J]. 洪涛. 电子与信息学报. 2016(04)
[6]浅谈最优化方法教学的点滴体会[J]. 孟红云,张小华. 数学学习与研究. 2016(01)
[7]基于改进鱼群寻优算法的天线阵方向图综合[J]. 黄勇,玄晓波,姚凤薇,曹扬. 电子设计工程. 2015(22)
[8]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨. 中国科学:信息科学. 2014(05)
[9]大规模MIMO无线通信关键技术[J]. 尤力,高西奇. 中兴通讯技术. 2014(02)
[10]多目标遗传算法方向调制物理层安全通信信号设计[J]. 洪涛,宋茂忠,刘渝. 应用科学学报. 2014(01)
博士论文
[1]基于麦克风阵列的声源定位技术研究[D]. 秦艳华.北京邮电大学 2019
[2]MIMO雷达优化波形设计与信号处理研究[D]. 程子扬.电子科技大学 2018
[3]频控阵发射波束形成及其应用方法研究[D]. 熊杰.电子科技大学 2018
[4]阵列方向图综合与自适应波束形成技术研究[D]. 阳凯.电子科技大学 2013
[5]方向调制在物理层安全通信和通信测向综合系统中的应用研究[D]. 洪涛.南京航空航天大学 2012
[6]天线阵方向图综合的智能优化算法研究[D]. 张建华.哈尔滨工程大学 2012
[7]粒子群优化算法研究及其应用[D]. 王维博.西南交通大学 2012
[8]自适应数字波束形成关键技术研究[D]. 李洪涛.南京理工大学 2012
[9]基于凸优化的雷达波形设计及阵列方向图综合算法研究[D]. 何学辉.西安电子科技大学 2010
[10]基于凸优化理论的自适应波束形成技术[D]. 彭建辉.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]阵列天线的波束形成技术研究[D]. 李枫.西安电子科技大学 2018
[2]生态系统粒子群算法及其在阵列天线方向图优化中的应用[D]. 刘角.太原理工大学 2016
[3]被动声纳测向信号级仿真[D]. 张军.中国舰船研究院 2015
[4]大型阵列的降维优化波束形成[D]. 孙晨伟.西安电子科技大学 2013
[5]某型塔康地面台模拟技术研究[D]. 姚文臣.郑州大学 2010
[6]基于混合蚁群算法的MIMO雷达发射波形设计[D]. 宫德龙.河南大学 2010
本文编号：3033972
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