天線方向圖綜合

1、天線方向圖綜合 之任意形狀的旁瓣波束形成 2013-9-251主要內容1 基本概念2 自適應天線陣模型3 算法的提出及具體步驟基本概念1 天線是一種發(fā)射和接收電磁能量的設備， 在許多場合單個天線或稱單個輻射器就可 以很好的完成發(fā)射和接受電磁能量的任務。2 天線陣是由若干個天線按照一定的方式排 列所形成的陣列。3共形陣列天線：使陣列天線的表面與飛行器等物 體表面相吻合，形成共行陣列天線。較簡單的形 式有圓形陣列，圓柱形陣列等。隨處可見的天線 天線有很多特性，如輻射場的振幅、相位、極化 都是與方向有關的，方向性函數(shù)是描述天線輻射 場的大小與方向之間的關系的函數(shù)，方向圖則是 根據(jù)方向函數(shù)做出的表示天

2、線輻射場大小與方向 之間關系的圖形。天線方向圖利用電磁波的干涉原理和疊加原理來 產生特殊的輻射特性。 天線方向圖綜合是根據(jù)需要輻射特性對天線陣列 的參數(shù)進行選擇和設計。目標就是尋找一種合適 的加權系數(shù)通過將各陣元輸出進行加權求和，使得天線陣的遠區(qū)輻射方向圖滿足一定的要求，達到空 域濾波的作用。 2 自適應天線陣模型 天線陣元接收信號矢量為： 各陣元加權矢量為：陣列輸出信號為：3.1算法的提出由于天線陣波束形成的主要目的是使陣列天線方 向圖的主瓣指向所需方向，而使其零陷對準干擾 方向，盡可能的提高陣列輸出所需信號強度，同 時減小干擾信號強度，從而提高陣列輸出的信干噪比。以下算法的提出是在自適應零

3、陷形成的基礎上， 提出的一種自適應加權算法，用于任意陣的天 線陣形成具有任意形狀旁瓣的波束圖。 以下以均勻直線陣為例，當干擾源數(shù)目遠大于天線數(shù)目時，可整體的壓低旁瓣，達到整體提高信干噪比的目的。 觀察信號： A為振幅， 是平面波信號頻率。 導向矢量： 其中， 表示陣元方向性 N陣元線陣 實際環(huán)境中,觀察信號：由3部分組成： 其中， ， ， 分別期望信號，干擾信號和每個天線單 元自身所包含的噪聲，則非期望信號為： 期望信號：干擾信號：噪聲矢量：噪聲為均值為0、方差為 的窄帶隨機過程，陣元間獨立。 所以，噪聲的協(xié)方差矩陣為： 所以 干擾信號協(xié)方差矩陣為： 非期望信號協(xié)方差矩陣為： 期望信號的協(xié)方差

4、矩陣為：因此可以定義每個陣元的信噪比和干噪比： 信噪比： 干噪比： 根據(jù)最大信干噪比準則得到最佳權矢量，即 該式表示選擇最優(yōu)的權值W使得SINR最大。 用拉格朗日乘子法，設目標函數(shù)為： 上式對W求導得： 其中 這是一個廣義特征值問題。因此特征值本身就是SINR，最優(yōu)權矢量是與最大特征值 對應的特征向量。 所以最優(yōu)權矢量為： 定義波束為：3.2算法步驟第一步：初始化，假定均勻分布M（為陣元數(shù)的3到10倍）個干擾源，方位角分別為 。初始干擾強度為0，形成干擾的初始化波束，波束峰值歸一化。第二步:確定初始化主瓣波束的區(qū)域 ，設定期望的 波束旁瓣級 ，即為旁瓣的形狀。第三步：始迭代過程，每次迭代自動調整干擾源的強度。 第k+1迭代的干擾源強度為 其中 K為常量因子，稱為迭代增益,旁瓣電平實例：10陣元直線陣，基元各向同性，-90,-40和40,90旁瓣控制在