陣列方向圖綜合與自適應(yīng)波束形成技術(shù)研究.pdf

1、陣列方向圖綜合與自適應(yīng)波束形成在雷達(dá)、聲納、無線通信和天文學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在這些領(lǐng)域中，通過方向圖綜合與自適應(yīng)波束形成，對特定角度或角度區(qū)域接收或發(fā)射信號，而對其它區(qū)域盡量少的接收或發(fā)射信號，甚至對某些角度完全抑制。然而現(xiàn)有方法在處理一些特殊陣列，或在一些特殊情況下，面臨著一些挑戰(zhàn)。本論文在總結(jié)并發(fā)展了一些常規(guī)陣列方向圖綜合方法后，重點(diǎn)針對共形陣列和大型陣列，提出了一些新的方法，以克服傳統(tǒng)方法在這些應(yīng)用中的不足；并針對自適應(yīng)波

2、束形成在某些特定情況下的穩(wěn)健性進(jìn)行了研究，并提出了新的方法。本文主要內(nèi)容如下：
　　本文首先總結(jié)了凸優(yōu)化算法在針狀波束方向圖與賦形方向圖綜合中的應(yīng)用。提出了一種非均勻陣列快速賦形方向圖綜合方法，并應(yīng)用到了陣元失效的方向圖校正中。用凸優(yōu)化算法提出了一種和差波束方向圖綜合算法，該算法能同時(shí)優(yōu)化陣元位置、和方向圖激勵與差方向圖激勵，以減少陣元個(gè)數(shù)，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。介紹了粒子群優(yōu)化算法，并提出了一種基于該方法的模糊離散粒子群算法。介紹了基

3、于矩陣束方法的陣列綜合方法，并將該方法推廣到了二維陣列綜合中。
　　然后重點(diǎn)研究了共形陣列方向圖綜合算法。研究了給定陣列，優(yōu)化陣元激勵以達(dá)到目標(biāo)方向圖的情況。提出了一種基于有源方向圖分解的方法，該方法能減少方向圖采樣點(diǎn)數(shù)，減少數(shù)據(jù)存儲量，減少運(yùn)算量，產(chǎn)生精確的主瓣指向和零陷。同時(shí)，還提出了一種帶陣元位置優(yōu)化的共形陣列方向圖綜合方法。該方法通過幾個(gè)采樣位置的獨(dú)立方向圖插值得到任意天線位置的方向圖，并通過穩(wěn)健的方向圖綜合方法來解決插值

4、誤差和陣元間互耦的影響。通過全波仿真證明了方法的有效性。
　　本文還對大型陣列方向圖快速綜合算法進(jìn)行了研究。受非均勻快速傅里葉變換啟發(fā)，提出了一種非均勻陣列針狀波束方向圖快速綜合方法。該方法基于快速傅里葉變換，因此與現(xiàn)有方法相比，該方法能綜合更大的陣列且能更快的得到更好的結(jié)果。同時(shí)針對平頂方向圖綜合問題，提出了一種能綜合得到任意形狀平頂區(qū)域的方法，這在衛(wèi)星通信中有重要的用途。該方法能在給定的均勻平面陣列中選擇需要的陣元，并控制激勵

5、動態(tài)范圍。
　　最后本文研究了自適應(yīng)波束形成的穩(wěn)健算法。針對大的陣列校正誤差，提出了一種抗該類誤差的穩(wěn)健算法。該算法同時(shí)估計(jì)干擾協(xié)方差矩陣和目標(biāo)信號的陣列流形。即使在很大的陣列校正誤差存在的情況下，該方法依然能得到較好的結(jié)果，并好于現(xiàn)有方法。本文還將波束形成問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)加權(quán)方向圖綜合問題。通過對該加權(quán)方向圖主瓣寬度及旁瓣電平的設(shè)計(jì)，可以提高波束形成器在某些情況下的穩(wěn)健性。該方法能優(yōu)先的抑制位于旁瓣區(qū)域的干擾，并對模型誤差具有一定