本文關(guān)鍵詞：機載分布式相控陣波束合成方法研究　出處：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：由于雷達技術(shù)、光電技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展,21世紀機載任務(wù)設(shè)備的性能將有質(zhì)的飛躍,例如探測距離大幅度增加、靈敏度更高、分辨率更細、質(zhì)量更小。在軍事方面,航空通信顯得尤為重要,在通信天線中,相控陣天線是通常的選擇。而分布式相控陣天線,可以巧妙地把大口徑相控陣,劃分為多個小口徑的子相控陣。對于飛機而言,每個子相控陣可以安裝在飛機機翼的不同位置,既保證了天線的增益,也不影響飛機的氣動力學(xué)要求,同時又巧妙地解決了天線在飛機上的安裝問題。因此分布式相控陣的研究對于飛機的天線設(shè)計有著廣闊前景。故本論文就是針對機載的分布式相控陣波束合成的方法進行研究,研究內(nèi)容主要包括四個部分:①研究了相控陣子陣的設(shè)計方法。對相控陣原理進行學(xué)習(xí)研究,弄清天線的各項基本參數(shù)包括方向圖、波束范圍、定向性、增益等等。對相控陣天線的信號模型進行分析,對其指標進行了解分析,據(jù)此設(shè)計機載相控陣的均勻平面子陣。②研究了角度校正的方法。由于每個子陣安裝在機翼上,機翼的變形使得每個陣面相對于衛(wèi)星或者地面站的角度是不相同的。需要通過一定的方法,對每個陣面的信號的波達方向(Direction of arrival,DOA)進行計算。于是給出一種坐標變換的方式來校正角度,并且將校正方法進行實驗仿真,驗證其正確性。③分析了多子陣的信號合成方法。信號合成的目的,就是校正每個子陣輸出信號的延時差,使得這些信號可以實現(xiàn)同相疊加,從而進一步提高信號的SNR。采用自適應(yīng)濾波的方法,通過對信號進行加權(quán)求和,完成信號合成。不同的信號采用的合成方式也不同。等輸入SNR下的信號合成要分成兩類,一類是高SNR下的信號合成,另一種是低SNR下的信號合成。對于較大SNR下的信號,我們可以采用基于功率倒置準則的自適應(yīng)LMS濾波算法,實現(xiàn)信號合成。對于低SNR下的信號合成,可以借鑒深空通信中的天線組陣方法。因此選擇SUMPLE算法。將選擇的方式進行實驗仿真,驗證其可行性。不等輸入SNR下的信號合成需要對多路數(shù)據(jù)進行兩次加權(quán)后再求和。第一次加權(quán)算法同等輸入SNR的信號合成算法相同,采用SUMPLE算法求其權(quán)矢量,校正每個子陣輸出信號的延時差,使得第一次加權(quán)輸出的各路數(shù)據(jù)可同相疊加。第二次加權(quán)先采用譜估計方法對各路數(shù)據(jù)進行SNR估計,然后通過最大比合并算法進行加權(quán)求和。根據(jù)方法進行實驗仿真,驗證方式的可行性。④系統(tǒng)方案利用研究的信號處理方法進行系統(tǒng)方向圖仿真。每個子陣分別通過兩種方式進行波束合成,一種是在沒有進行角度矯正情況下進行的,另一種是在進行了角度校正的情況下進行的。同樣地,信號合并也分兩種情況,一種是各子陣輸出SNR相等且SNR值比較大,對所有信號采用基于有用信號的PI算法進行信號合并,另一種是各子陣輸出SNR不相等時先采用SUMEPLE算法進行延時校正,后通過SNR估計及最大比合并進行信號合并。觀察其整體的系統(tǒng)方向圖,驗證系統(tǒng)的可行性。
[Abstract]:Due to rapid development of radar technology, photoelectric technology and digital technology, the performance of airborne mission equipment in twenty-first Century will have a qualitative leap, such as the detection distance is greatly increased, higher sensitivity, resolution and more fine, the quality is smaller. In the military, aviation communication is particularly important in communication antenna, phased array antenna is usually chosen while distributed phased array antennas, can skillfully put large aperture phased array, is divided into a plurality of small caliber sub phased array. For aircraft, each sub phased array can be installed in different locations of the aircraft wing, both to ensure the antenna gain, does not affect the aerodynamic requirements of the aircraft, but also solves the problem of installation the antenna on the aircraft. So the research on distributed phased array has broad prospects for antenna design of aircraft. This thesis is aiming at airborne distributed phased array beam combination Research into the method, the research content mainly includes four parts: the design method of phased array array. Study on phased array principle, the basic parameters including antenna pattern clear, directional beam range, gain and so on. Analyze the signal model of phased array antenna, know analysis the index, according to the design of uniform plane sub array. The airborne phased array method of angle correction. Because each sub array mounted on the wing, the wing deformation makes each array relative to the satellite ground station or the angle is not the same. Through a certain method, direction of arrival of each array signal (the Direction of arrival, DOA) were calculated. Then gives a coordinate transformation approach to correction angle, and the correction method of simulation to verify the correctness of the analysis of the. Signal synthesis method of the sub array. The signal is synthesized, correction of each subarray output signal delay difference, the signal can realize in-phase superposition method so as to further improve the signal by SNR. adaptive filter, the signal through the weighted sum of completion signal synthesis. Synthesis of different signals using the different input signal. The synthesis of SNR should be divided into two categories, one is the synthesis of high SNR signal, the other is a synthetic signal under low SNR. For large signal SNR, we can use the adaptive LMS filter algorithm based on the power inversion criterion, realize signal synthesis. For the synthesis of low SNR signal next, can be used in deep space communication antenna array method. So the choice of the SUMPLE algorithm. The selection method of simulation to verify its feasibility. The signal synthesis requires different input SNR for multi-channel The data of the two weighted sum. After the signal synthesis algorithm of weighted algorithm equivalent input SNR same first, using SUMPLE algorithm to solve the weight vector, correction of each subarray output signal delay difference, the first time the various data output can be weighted stacking. Second weighted by SNR spectral estimation method. Estimation on the various data, and then through the maximal ratiocombining weighted sum. According to the simulation method, verify the feasibility of the system. The system simulation using signal processing methods. For each subarray beamforming respectively through two ways, one is in no angle correction the other is in the angle correction case. Similarly, the signal merger is divided into two kinds, one is the sub array output and the value of SNR is equal to SNR And of all signals by signal with PI algorithm based on the useful signal, the other is the first using SUMEPLE algorithm for time delay correction of each subarray output is not equal to SNR, through the SNR estimation and the maximum ratio combining signal combination. To observe the overall direction of the system diagram, verify the feasibility of the system.

【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V243

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本文編號：1433592