相控阵天线阵元失效的诊断及优化研究

发布时间：2021-12-17 18:25

　　相控阵天线因可通过T/R馈电系统来控制阵元的激励,以快速改变辐射波束的指向,并进行波束赋形而广泛地应用于军事雷达、卫星通信、空中交管等各领域。但由于现代相控阵天线的规模越来越大、阵列结构越来越复杂,长期地处于户外全天候工作环境,易受到自然天气以及其它电磁辐射等造成的干扰,工作一段时间后,相控阵天线极易出现个别或部分阵元失效的情况。因此,快速诊断出失效阵元位置,并在不能实现失效阵元替换或维修的情况下,对剩余阵元激励进行优化补偿就显得极为重要。本文主要研究工作如下:(1)分析了不同的失效率、不同的失效模式对泰勒、道尔夫-切比雪夫直线阵列、切比雪夫平面阵及球面阵列的方向图特性及波束影响。仿真结果表明,方向图的峰值旁瓣电平随着失效率的增加而升高,而主瓣宽度变化不大;越靠近阵列中心的阵元失效,其峰值旁瓣电平上升越明显。(2)对失效阵元位置诊断时,将全阵列与失效后的阵列方向图函数相减,使其满足压缩感知理论的要求,从而实现了使用不超过阵元个数的远场数据,来重构失效阵元的激励,快速诊断失效阵元的位置。在恢复失效阵元激励时,选取适当的?和?作为两步迭代收缩(TwIST)算法的迭代参数,并将此算法与经典的...

【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】：74 页

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究历史与现状
    1.3 本文的主要研究内容与贡献
    1.4 本文的结构安排
第二章 阵列天线的基本理论
    2.1 阵列天线的基本原理
        2.1.1 电磁波的干涉与叠加原理
        2.1.2 方向图乘积定理
    2.2 阵列天线的分类
        2.2.1 直线阵列天线
        2.2.2 平面阵列天线
        2.2.3 球面阵列天线
    2.3 阵列天线的常见特性及参数
    2.4 本章小结
第三章 阵元失效对相控阵天线辐射特性的影响
    3.1 常见的阵列天线
        3.1.1 泰勒直线阵
        3.1.2 道尔夫-切比雪夫直线阵
        3.1.3 切比雪夫平面阵
    3.2 不同失效率下的阵元失效对相控阵天线的影响
        3.2.1 不同失效率下的直线阵
        3.2.2 不同失效率下的平面阵
        3.2.3 不同失效率下的球面阵
    3.3 不同的失效模式对相控阵天线的影响
        3.3.1 直线阵的常见失效模式
        3.3.2 平面阵的常见失效模式
    3.4 本章小结
第四章 基于压缩感知理论的阵元失效诊断方法研究
    4.1 压缩感知的基础理论
        4.1.1 信号的稀疏表示
        4.1.2 测量矩阵
        4.1.3 稀疏信号的重构算法
    4.2 压缩感知理论在阵元失效诊断中的运用
        4.2.1 模型建立
        4.2.2 OMP算法
        4.2.3 SAMP算法
        4.2.4 TwIST算法
    4.3 仿真实例
        4.3.1 32元的道尔夫-切比雪夫直线阵失效诊断
        4.3.2 16×16的切比雪夫平面阵失效诊断
        4.3.4 球面阵列的失效诊断
    4.4 本章小结
第五章 存在失效阵元的阵列天线方向图优化
    5.1 交替投影算法基本理论
    5.2 交替投影算法在失效阵列优化中的应用
        5.2.1 失效阵列的优化模型
        5.2.2 交替投影算法的迭代步骤
    5.3 仿真实例
        5.3.1 失效后的泰勒直线阵优化
        5.3.2 泰勒直线阵阵元失效诊断及优化一体化
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]粒子群算法用于阵元失效校正 [J]. 董盛蓝,张宏伟.  现代防御技术. 2017(03)
[2]基于凸优化的阵列单元失效分析 [J]. 翟永波,张立新,王小陆,张玉梅,金谋平.  电子信息对抗技术. 2017(01)
[3]面向5G的大规模MIMO天线阵列研究 [J]. 张长青.  邮电设计技术. 2016(03)
[4]压缩传感综述 [J]. 李树涛,魏丹.  自动化学报. 2009(11)
[5]有源阵列天线的发展及应用 [J]. 乐铁军,朱海冰,袁飞.  电子信息对抗技术. 2007(04)
[6]运用遗传算法结合FFT进行多单元失效阵列校准 [J]. 王玲玲,方大纲.  电波科学学报. 2005(05)
[7]二维固态有源相控阵失效单元补偿新方法 [J]. 高铁,王金元,金林.  现代雷达. 2002(02)
[8]阵列有源天线单元失效的影响与补偿 [J]. 汪一心,朱桓,徐晓文,李世智.  现代雷达. 1998(04)

硕士论文
[1]共形阵低副瓣方向图综合方法研究[D]. 刘俊.西安电子科技大学. 2009



本文编号：3540688