發(fā)布時(shí)間：2018-12-14 22:40

【摘要】：共形陣列天線是與物體外形保持一致的天線陣。相比傳統(tǒng)平面陣列,共形陣列不僅要滿(mǎn)足天線本身的性能要求,還要兼顧載體的氣動(dòng)特性。正是由于共形陣列這樣的優(yōu)勢(shì),所以共形陣列被廣泛地用在雷達(dá)、通信及導(dǎo)航等相關(guān)領(lǐng)域。在平面陣列中,陣列誤差的存在將會(huì)嚴(yán)重影響空間譜估計(jì)性能。這時(shí),我們可以通過(guò)一些經(jīng)典的算法進(jìn)行誤差校正。而在共形陣列中,陣元方向圖差異性的存在將導(dǎo)致傳統(tǒng)平面陣列的陣列誤差校正算法不適用的情況。因此,研究共形陣列的誤差校正方法具有重要意義。本文針對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)的共形陣列,陣列誤差存在時(shí),提出了兩種陣列誤差校正算法以實(shí)現(xiàn)對(duì)信源角度的精確估計(jì)。論文的主要內(nèi)容包括：首先,建立了平面陣列的信號(hào)模型,并詳細(xì)地描述了均勻線陣和均勻圓陣這兩種平面陣列的基本特點(diǎn)。同時(shí)也建立了共形陣列的信號(hào)模型以及陣列誤差模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)陣列誤差的影響進(jìn)行分析以及驗(yàn)證了兩種經(jīng)典的陣列誤差校正算法即有源校正法和自校正法的有效性。其次,提出了一種基于圓環(huán)共形陣列多種誤差存在下有源校正算法。這里,多種誤差包括陣元幅相誤差、陣元互耦誤差及陣元位置誤差,并將這些誤差等效為方位依賴(lài)的陣元幅相誤差。在算法中,通過(guò)子陣分割將整個(gè)陣列和相應(yīng)的空域分割成若干個(gè)子陣以及相對(duì)應(yīng)的子空域,解決了共形陣列的遮蔽效應(yīng)。在每個(gè)子空域范圍內(nèi),設(shè)置若干個(gè)輔助信源并利用有源校正法得到方位依賴(lài)的誤差系數(shù),并重構(gòu)出每個(gè)子陣的真實(shí)陣列流型矩陣�；谥貥�(gòu)的陣列流型矩陣,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信源角度的精確估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的優(yōu)越性能。最后,提出了一種基于圓柱共形陣列互耦誤差存在下自校正算法。算法是通過(guò)降維的思想,將二維波達(dá)方向(DOA)估計(jì)變成兩個(gè)一維DOA估計(jì)即信源俯仰角估計(jì)和信源方位角估計(jì),并分別利用旋轉(zhuǎn)不變子空間(ESPRIT)算法和秩損法(RARE)實(shí)現(xiàn)對(duì)信源的俯仰角估計(jì)和方位角估計(jì)。通過(guò)信源角度的估計(jì)值可以實(shí)現(xiàn)對(duì)陣元互耦系數(shù)的估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此陣列誤差校正算法的有效性。
[Abstract]:Conformal array antenna is an antenna array which is consistent with the shape of object. Compared with traditional planar arrays, conformal arrays should not only meet the performance requirements of the antenna itself, but also give consideration to the aerodynamic characteristics of the carrier. Because of the advantages of conformal arrays, conformal arrays are widely used in radar, communication, navigation and other related fields. In planar array, the existence of array error will seriously affect the performance of spatial spectrum estimation. At this point, we can use some classical algorithms for error correction. In conformal array, the difference of array element pattern will lead to the inapplicability of traditional array error correction algorithm. Therefore, it is of great significance to study the error correction method of conformal array. In this paper, for two conformal arrays with different structures, two kinds of array error correction algorithms are proposed to accurately estimate the source angle when array errors exist. The main contents of this paper are as follows: firstly, the signal model of planar array is established, and the basic characteristics of uniform linear array and uniform circular array are described in detail. At the same time, the signal model and array error model of conformal array are established, and the effect of array error on array error is analyzed through experiments. The effectiveness of two classical array error correction algorithms, active correction method and self-tuning method, is verified. Secondly, an active correction algorithm based on various errors of circular conformal array is proposed. Here, many kinds of errors include array element amplitude-phase error, array element mutual coupling error and array element position error, and these errors are equivalent to azimuth dependent array element amplitude and phase errors. In the algorithm, the whole array and the corresponding spatial domain are divided into several subarrays and corresponding subdomains by subarray segmentation, which solves the shadowing effect of conformal arrays. In each subdomain, several auxiliary sources are set up and the azimuth dependent error coefficients are obtained by using active correction method, and the real array flow pattern matrix of each subarray is reconstructed. Based on the reconstructed array flow pattern matrix, the accurate estimation of the source angle can be realized. Simulation results show the superiority of the algorithm. Finally, a self-tuning algorithm based on the mutual coupling error of cylindrical conformal arrays is proposed. Based on the idea of dimension reduction, the two-dimensional DOA (DOA) estimation is transformed into two one-dimensional DOA estimators, namely, the source pitch angle estimation and the source azimuth estimation. The rotation invariant subspace (ESPRIT) algorithm and rank loss method (RARE) are used to estimate the pitch angle and azimuth angle of the source, respectively. The mutual coupling coefficient can be estimated by estimating the source angle. Simulation results show the effectiveness of the algorithm.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN820.15

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本文編號(hào)：2379441