本文關(guān)鍵詞：島基高頻地波雷達天線研究

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【摘要】：高頻地波雷達對海面的實時監(jiān)測具有監(jiān)測區(qū)域大,運行成本低,可全天候工作,探測精度高,抗干擾能力強,超視距等特點。但由于其工作頻率(3~30MHz)以及探測要求的限制,高頻地波雷達接收陣列天線的尺寸和占地面積龐大。而海岸線資源日趨緊張的今天,對高頻地波雷達的研究轉(zhuǎn)向在海島架設(shè)的小型天線。本文針對海島特殊環(huán)境以及地形較復(fù)雜的特點對天線性能進行研究,主要研究內(nèi)容分為四個部分:第一部分,針對海島惡劣環(huán)境下天線陣元易損壞且維修困難的問題,首先討論了陣元損壞位置和數(shù)量對陣列方向圖以及DOA估計的影響,然后根據(jù)單根陣元損壞的方向圖特點診斷故障陣元的位置,最后對方向圖采用零點約束最小二乘誤差方向圖合成方法補償,對DOA估計采用數(shù)據(jù)隔離的方法進行補償,仿真結(jié)果表明,陣元損壞位置越靠近陣面中間位置性能越差,本文采用的補償方法對陣元缺損方向圖發(fā)生的畸變有很大的改善,數(shù)據(jù)隔離方法對DOA估計補償效果良好,利用高頻地波雷達實測數(shù)據(jù)驗證了此方法的可行性。第二部分,針對地形不平整和難以布陣的地形導(dǎo)致天線方向圖發(fā)生畸變的問題,首先討論了不同地形對天線方向圖性能的影響,并根據(jù)地形與天線單元間相位關(guān)系對波束形成權(quán)值進行調(diào)整實現(xiàn)校正,然后對山丘或溝壑等障礙地形,采用遺傳算法優(yōu)化進行稀疏布陣并對子陣采用相位加權(quán)補償,對于旁瓣電平的進一步優(yōu)化采用切比雪夫加權(quán)的方式。仿真結(jié)果表明,該補償算法和布陣方式是有效的。第三部分,針對海島上地網(wǎng)鋪設(shè)困難的問題,建立偶極子以及八元天線陣列的仿真模型,比較鋪設(shè)地網(wǎng)前后天線的輸入阻抗、最大輻射仰角、反射損耗、諧振頻率、電壓駐波比等特性,然后改變地網(wǎng)大小、形狀、垂直距離比較天線上述主要參數(shù),仿真結(jié)果為無地網(wǎng)島基高頻地波雷達天線的實際設(shè)計提供了理論支撐。第四部分,針對天線單元間的互耦問題,首先討論了互耦對天線方向圖和DOA估計的影響,然后提出了一種基于循環(huán)迭代的方法估計互耦系數(shù),從而進行互耦自校正。此方法無限次迭代直至收斂到最優(yōu)解,利用該方法對均勻線陣、均勻圓陣以及半弧海島共形陣進行了互耦校正,仿真結(jié)果表明,小型陣列受互耦影響嚴(yán)重,且該方法對互耦校正有效。
【關(guān)鍵詞】：島基高頻地波雷達 陣元失效 地形 地網(wǎng) 互耦校正
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 陣元失效天線性能研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 地形不平整天線性能研究現(xiàn)狀12
• 1.2.3 地網(wǎng)對天線性能影響研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.4 天線互耦研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第2章 陣元缺損情況天線性能的分析與補償17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 陣元缺失方向圖分析及位置診斷17-23
• 2.2.1 理論分析17-18
• 2.2.2 結(jié)果分析及故障陣元位置診斷18-23
• 2.3 陣元缺失情況方向圖補償23-24
• 2.3.1 零點約束下最小二乘誤差的方向圖合成23
• 2.3.2 仿真結(jié)果23-24
• 2.4 陣元失效DOA估計方法24-28
• 2.4.1 均勻線陣陣元失效DOA估計原理及性能仿真24-27
• 2.4.2 高頻雷達實測數(shù)據(jù)驗證27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 地形不平整情況天線性能分析與補償29-42
• 3.1 不同地形對陣列方向圖的影響分析29-33
• 3.2 不平整地形相位補償加權(quán)33-34
• 3.2.1 相位補償加權(quán)算法33
• 3.2.2 相位補償仿真及性能分析33-34
• 3.3 不平整地形稀布陣優(yōu)化34-37
• 3.3.1 稀布陣模型34-35
• 3.3.2 相位補償加權(quán)的稀布陣優(yōu)化35-36
• 3.3.3 切比雪夫加權(quán)優(yōu)化36
• 3.3.4 仿真結(jié)果與分析36-37
• 3.4 遺傳算法稀布陣優(yōu)化37-40
• 3.4.1 遺傳算法37-38
• 3.4.2 遺傳算法實現(xiàn)稀疏布陣38-39
• 3.4.3 仿真結(jié)果與分析39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第4章 地網(wǎng)天線輻射特性分析42-58
• 4.1 地網(wǎng)對偶極子天線的影響42-51
• 4.1.1 地網(wǎng)對偶極子天線性能影響分析42-44
• 4.1.2 地網(wǎng)大小對偶極子天線性能影響分析44-47
• 4.1.3 地網(wǎng)形狀對偶極子天線性能影響分析47-49
• 4.1.4 地網(wǎng)垂直高度對偶極子天線性能影響分析49-51
• 4.2 地網(wǎng)對均勻線陣天線性能的影響51-56
• 4.2.1 無地網(wǎng)天線陣列性能分析51-53
• 4.2.2 地網(wǎng)對均勻線陣性能的影響53-56
• 4.3 本章小結(jié)56-58
• 第5章 小型陣列天線單元互耦校正58-75
• 5.1 陣元互耦誤差及其校正58-60
• 5.1.1 陣元互耦誤差58-60
• 5.1.2 陣元互耦循環(huán)迭代自校正60
• 5.2 均勻線陣互耦校正60-64
• 5.2.1 互耦模型60-61
• 5.2.2 互耦對方向圖影響及其校正61-62
• 5.2.3 互耦對DOA估計影響及其自校正62-63
• 5.2.4 陣元間距不同互耦對DOA估計影響63-64
• 5.3 均勻圓陣互耦校正64-68
• 5.3.1 均勻圓陣互耦模型64-65
• 5.3.2 互耦對方向圖影響極其校正65-66
• 5.3.3 互耦對DOA估計影響及其自校正66-68
• 5.4 半弧海島共形陣列互耦校正68-73
• 5.4.1 半弧海島共形陣列互耦模型68-69
• 5.4.2 互耦對方向圖影響及其自校正69-71
• 5.4.3 互耦對DOA估計影響及其自校正71-73
• 5.5 本章小結(jié)73-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果82-84
• 致謝84

【參考文獻】

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本文編號：742330