本文關(guān)鍵詞：星載智能天線設(shè)計研究

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【摘要】：隨著高質(zhì)量通信需求的不斷增加,智能天線逐漸進(jìn)入研究人員的視野,經(jīng)過幾十年的研究與發(fā)展,該技術(shù)已成為當(dāng)今主要的通信技術(shù)手段之一。自適應(yīng)波束賦型技術(shù)作為智能天線的關(guān)鍵技術(shù)之一,它根據(jù)自適應(yīng)算法準(zhǔn)則更新波束賦型網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)矢量,最終可在智能天線系統(tǒng)中形成感興趣的輻射方向圖,也就是將期望信號對準(zhǔn)用戶方向而零陷對準(zhǔn)干擾源。并且,由于在深空(星間)通信環(huán)境下,頻譜資源十分有限且需要較好的抗干擾能力,因此本文研究的星載智能天線設(shè)計對于星間通信具有重要意義。本文主要研究的內(nèi)容是自適應(yīng)波束賦型技術(shù)。首先介紹了智能天線的研究背景、發(fā)展?fàn)顩r以及星載天線對于智能天線系統(tǒng)的需求。對全文研究內(nèi)容做了闡述,具體工作內(nèi)容做了詳細(xì)的安排。接著,介紹了星載相控陣天線的發(fā)展概況以及波束掃描的原理,為下文的自適應(yīng)算法的數(shù)學(xué)模型做了鋪墊。根據(jù)一維均勻線陣波束掃描原理,仿真得到了不同陣列性能參數(shù)下的以陣因子的極化方向圖并對其進(jìn)行分析。并且利用蒙特卡洛方法,對幅相誤差下的相控陣輻射特性進(jìn)行了分析。再者,對智能天線系統(tǒng)的基本概念、分類、基本結(jié)構(gòu)以及工作原理進(jìn)行了闡述。著重介紹了主流的自適應(yīng)波束賦型準(zhǔn)則,如最小均方誤差(Minimum Mean Square Error,MMSE)準(zhǔn)則、最大信干比(Max Signal-to-Interference Ratio,MAX-SIR)準(zhǔn)則、最小方差(Minimum Variance,MV)準(zhǔn)則和最小二乘(Least Square,LS)準(zhǔn)則并對其進(jìn)行了論述與推導(dǎo),根據(jù)代價函數(shù)、最優(yōu)權(quán)值以及各個準(zhǔn)則的優(yōu)劣等方面進(jìn)行了比對。然后,基于上述的波束賦型準(zhǔn)則,闡述了幾種傳統(tǒng)的自適應(yīng)算法,例如(Least Mean Square,LMS)算法、(Recursion Least Square,RLS)算法等,利用MATLAB語言分別對以上算法進(jìn)行了仿真試驗,仿真結(jié)果顯示,采用LMS算法的波束賦型網(wǎng)絡(luò)能夠有效地輸出期望信號的波形;LMS算法的收斂速度要慢于RLS算法;該兩種算法都能有效地接收期望信號并抑制干擾源。由于許多自適應(yīng)波束賦型算法都需要提前獲得信號入射的角度,因此必須對波達(dá)方向(Direction of Arrival,DOA)進(jìn)行估計,這使得到達(dá)角估計顯得尤為關(guān)鍵。為此,本文講解了幾種主流的到達(dá)角估計算法如Bartlett估計方法、Capon估計算法以及多重信號分類(MUltiple SIgnal Classification,MUSIC)估計算法。采用MATLAB語言對這些到達(dá)角估計算法進(jìn)行了編程仿真,通過仿真計算分別獲得了它們的空間偽譜并且對其譜估計的性能做了分析與比較,證明MUSIC到達(dá)角估計算法能夠在干擾源上形成零陷,有效地抑制了干擾并消除了噪聲。
【關(guān)鍵詞】：星載智能天線 輻射方向圖 自適應(yīng)波束賦形算法 到達(dá)角估計
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN821.91
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 智能天線的發(fā)展歷史14-15
• 1.3 星載天線對于智能天線的需求15-16
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢16-19
• 1.5 研究目的與意義19-20
• 1.6 本文的主要研究工作及內(nèi)容安排20-21
• 第2章 星載相控陣天線波束掃描21-41
• 2.1 星載相控陣發(fā)展概況21-23
• 2.2 相控陣天線的主要性能參數(shù)23-25
• 2.3 相控陣天線波束掃描原理25-36
• 2.4 相控陣仿真分析36-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 第3章 智能天線的自適應(yīng)波束賦型算法41-67
• 3.1 智能天線的基本概念41-43
• 3.2 波束賦型準(zhǔn)則43-54
• 3.3 自適應(yīng)波束賦型算法54-60
• 3.4 自適應(yīng)算法仿真60-65
• 3.5 本章小結(jié)65-67
• 第4章 到達(dá)角估計67-81
• 4.1 天線陣列信號數(shù)學(xué)模型67-69
• 4.2 巴特利特（Bartlett）到達(dá)角估計69-72
• 4.3 Capon到達(dá)角估計72-74
• 4.4 MUSIC到達(dá)角估計74-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 第5章 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-89
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的論文與研究成果89

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 閻魯濱;;星載相控陣天線的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];航天器工程;2012年03期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周圍;移動通信智能天線關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2008年

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本文編號：737246