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智能天线与自适应数字波束形成技术

0引言20世纪50年代末Van Atta率先提出自适应天线阵列概念,也称为智能天线。60年代,随着现代数字信号处理技术和自适应算法日渐成熟,数字信号处理芯片处理能力不断提高,利用数字技术在基带形成自适应天线波束已经成为可能,阵列天线空间自适应滤波技术获得了飞速发展。本文着重介绍了空间自适应阵列天线如何在复杂的电磁环境中利用数字波束形成提高接收机信噪比的技术。对于第二代相控阵雷达,天线波束在空间的扫描是依靠计算机控制移相器和微波网络完成的,区域扫描速度快,随机性很强,因此常规电子侦察设备很难对其准确测向及识别,对其天线主瓣的干扰也很困难。所以对相控阵雷达的电子对抗目前为止仍然依靠副瓣侦察与干扰。即便如此,从副瓣进入的干扰信号也比有用信号强30~50 dB,就目前各种先进体制雷达技术而言,想要达到旁瓣电平优于-30 dB,仍要付出极大代价。以美国AN/FPS-85空间探测相控阵雷达为例,其接收阵为直径58 m的正八角形阵列,具有19...  (本文共6页) 阅读全文>>

电子科技大学
电子科技大学

移动通信智能天线关键技术研究

智能天线可以改善通信链路性能,大大提高系统容量,提高频谱利用效率,现已成为移动通信中的研究热点。本文系统地阐述了移动通信系统中智能天线的基本理论和相关技术,重点对其中几个核心问题:空时信道特性与建模理论、自适应数字波束形成算法、高分辨的DOA估计算法(重点是相干多径环境下的有效算法)、抗干扰技术(尤其是抗相干干扰)、空时信道多维参数联合估计、空时二维处理理论等方面进行了较为深入研究。对于空时信道特性和相关建模理论,论文首先介绍了无线空时信道的特点,从理论上分析了时延扩展、多普勒频率扩展和角度扩展对智能天线的频率相关性、时间相关性和空间相关性的影响。在此基础上,(1)本文首次对移动通信环境中不同散射环境下(如拉普拉斯分布、截尾高斯分布等)智能天线的相关性进行了理论推导和数值仿真,得出了天线相关性与散射分布特性之间的定量关系,为移动通信智能天线设计提供了理论依据。(2)对于建模理论,在简单介绍常用的Lee模型及其改进模型、几何单反射...  (本文共219页) 本文目录 | 阅读全文>>

华东师范大学
华东师范大学

DBF若干算法模拟及应用研究

数字波束形成技术是近二十年来发展起来的多学科交叉的新兴技术。它是智能天线指向性发射与接收的重要的技术基础。在面向未来的第三代移动通信、个人通信等领域,数字波束形成技术有着广阔的应用前景。本文的主要工作是围绕数字波束形成技术的理论研究,内容包括:数字波束形成算法的研究,数字波束形成天线的系统构成和实现,以及将数字波束形成算法应用于高频地波雷达近海监测和海态遥感,最后给出了一种宽带恒定束宽数字波束形成器的设计方案。波束形成算法是本文研究的重点和核心。这也是一个快速发展的领域。本论文在把握波束形成算法理论的基础上,对一些算法应用Matlab软件编程进行了模拟和仿真,根据仿真结果对比了各种算法的性能差异,并对波束形成应用中的一些问题从理论上进行了有益的探讨,得出了一些有益的结论。高频地波雷达近海监测和海态遥感技术是一种利用海洋回波多普勒谱反演海态参数的方法。本论文探讨了将数字波束形成技术应用于其中需要解决的问题。对一些数字波束形成算法的...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

大庆石油学院
大庆石油学院

智能天线中改进最小均方算法的研究

随着移动通讯事业的迅速发展,智能天线已成为通讯领域研究的一个重要方向。自适应波束形成算法作为智能天线的核心内容,也受到了广泛的关注。本文论述了智能天线的基本原理,介绍了几类常见的自适应波束形成算法,并对它们进行了分析和比较。此外,对智能天线的实现、研究现状和发展前景做了综合的阐述。在自适应波束形成算法中,最小均方(LMS)算法因结构简单,易于实现,能稳定收敛而得到广泛应用,但它也存在收敛速度受限的缺点:固定步长因子无法解决收敛速度和稳态误差之间的矛盾。因此,人们提出了各种改进的最小均法算法来解决这一问题。改进的最小均方算法通常从如何改进收敛速度、稳态误差、失调量和鲁棒性等指标上出发,最后在新算法最终表达式中的步长公式上变化。本文根据现有的步长调整原则,利用误差和步长关系曲线特点,提出了新的变步长最小均方算法。新算法通过寻找符合要求的曲线函数,设计关系表达式,经过对公式进行变换和修正,得到一个可以满足要求的误差和步长之间的函数式。...  (本文共57页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

低轨对地通信智能天线波束形成技术研究

低轨(Low Earth Orbit,LEO)通信卫星位于750km-1800km轨道高度,单星对地最长连续通信时间不超过10分钟,在此期间对地俯仰角度变化约±55°。理想的星载对地多波束接收天线应该具有如下特性:(1)为了实现地面任意位置用户的等灵敏度通信,固定捕获波束方向图采用等通量增益设计;(2)考虑到用户和干扰角度的时变特性,在信号捕获阶段需要形成零陷对准干扰的捕获波束,在信号跟踪通信阶段则需要形成用户方向高增益且零陷对准干扰的跟踪波束。本文主要针对有限突发用户低轨卫星通信对地大张角范围用户快速捕获、高增益跟踪以及空域抗干扰的实际需要,开展对地赋形方向图快速综合算法、赋形方向图快速零陷生成与跟踪算法、方向图主瓣保形自适应波束形成算法、快速用户与干扰角度估计算法的研究与实验验证。本文的主要工作和创新点如下:1、提出了一种具有同时多波束方向图在轨动态重构和自适应干扰抑制能力的星载智能天线体系架构。在该架构下,多波束智能天线由...  (本文共157页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

自适应波束形成技术及硬件系统设计研究

智能天线利用数字信号处理技术,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号的期望到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用有用信号并删除或抑制干扰信号的目的。智能天线分为两大类:切换波束智能天线与自适应阵列智能天线。智能天线技术已被确定为第三代移动通信系统的关键技术之一,它将会在未来移动通信系统中发挥重要作用。论文第3章介绍各种波束形成算法,包括非盲算法和盲算法,并分别对其性能进行了分析和比较。文中讨论了对角加载的原理,给出了一种对角加载值的确定方法及其仿真结果。重点讨论盲算法中的恒模算法,研究了一种基于最小Rayleigh熵的改进恒模算法,该算法能够有效的解决LSCMA普遍存在的干扰捕获问题,以及预处理算法在特定环境下的适用问题。论文第4至6章依据自适应波束形成的LMS算法,选择DSP和FPGA相结合的方案对自适应波束形成器进行硬件系统设计。文中给出了基于TMS320C3X汇编语言的信号处理算法软件设计,系统工作...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>