陣列天線自適應(yīng)方向圖綜合算法的研究.pdf

1、隨著全球通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，作為個(gè)人通信主要手段的無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)正引起人們極大關(guān)注。未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)將對(duì)速度、覆蓋范圍和不同系統(tǒng)間的兼容等性能要求越來(lái)越高，定向性和抗干擾能力成為天線的主要性能指標(biāo)，研究如何進(jìn)行干擾抑制和減少多徑衰落的影響已成為提高無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)性能的一個(gè)重要課題。隨著移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)等領(lǐng)域系統(tǒng)功能的日趨復(fù)雜化，智能天線、多波束天線、數(shù)字波束成形(DBF)技術(shù)等具有自適應(yīng)功能的天線的應(yīng)用和研究不斷深入，快速生

2、成所需方向圖、波束按需分配或生成特殊形狀的波束等方面的研究正蓬勃發(fā)展起來(lái)。 陣列天線方向圖綜合就是求解天線各陣列單元激勵(lì)的加權(quán)值，使天線陣列方向圖趨近期望形狀的一門技術(shù)。本文對(duì)自適應(yīng)天線及方向圖綜合相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行了研究，并在前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)收斂速度和穩(wěn)定性進(jìn)行改進(jìn)，提出了兩種新的方向圖綜合算法：利用牛頓迭代的模值逼近算法和利用牛頓下山法的模值逼近算法。這些算法有效提高了方向圖綜合的效率和性能。 本文首先對(duì)傳統(tǒng)天線存在的

3、問(wèn)題和局限性進(jìn)行了介紹，闡述了自適應(yīng)天線的出現(xiàn)和發(fā)展過(guò)程，簡(jiǎn)要描述了自適應(yīng)天線的基本原理，并對(duì)目前較著名的一些天線方向圖綜合和波束成形方法進(jìn)行概要的介紹和比較。 而后，基于LMS算法，本文提出了一種利用牛頓迭代法的方向圖模值逼近綜合算法。該算法對(duì)舊算法在兩個(gè)方面作了改進(jìn)：(1)采取將所求方向圖的模值逼近于目標(biāo)方向圖的方法，比之前迭代方法約束條件放寬，更容易實(shí)現(xiàn)；(2)利用牛頓迭代法二次收斂的特性，加快了方向圖綜合的收斂速度，使天

4、線方向圖綜合計(jì)算效率得到明顯提高。 但是，由于牛頓迭代法存在一個(gè)弊端：如果迭代初值偏離最優(yōu)值較遠(yuǎn)，則牛頓迭代法就可能不穩(wěn)定甚至發(fā)散。針對(duì)該問(wèn)題，本文對(duì)利用牛頓法的模值逼近算法，給出采用牛頓下山法的模值逼近算法，有效地提高了方向圖綜合算法的穩(wěn)定性。對(duì)以上這兩種模值逼近算法，均編寫了相應(yīng)的C++程序進(jìn)行建模仿真，驗(yàn)證了算法的有效性。 最后，本文對(duì)前面的研究做了簡(jiǎn)要總結(jié)，并提出了作為目前人工智能和系統(tǒng)優(yōu)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方法：遺