低成本相控陣天線“動(dòng)中通”系統(tǒng)波束形成技術(shù)研究.pdf

1、“動(dòng)中通”系統(tǒng)已被大量應(yīng)用。傳統(tǒng)機(jī)械掃描天線“動(dòng)中通”系統(tǒng)由于昂貴的價(jià)格和較差的追蹤精度，限制了它的使用。目前，相控陣天線“動(dòng)中通”系統(tǒng)已經(jīng)有少量成品，但是價(jià)格仍然昂貴。如何在保持“動(dòng)中通”系統(tǒng)天線追蹤能力的同時(shí)降低系統(tǒng)成本，成為亟待研究的問題。
　　本文對(duì)相控陣天線“動(dòng)中通”系統(tǒng)波束形成技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，提出了基于同時(shí)擾動(dòng)隨機(jī)梯度估計(jì)的移相器控制電壓波束形成技術(shù)，并給出了基于波束空間的波束形成技術(shù)和基于奇異值分解的波束形成技

2、術(shù)。這三種方法都不需要知道信號(hào)的來波角度（Direction of angle, DOA），本文稱之為未知DOA的波束形成算法。考慮到基于波束空間的波束形成技術(shù)較高的成本且較差的追蹤精度，本文只對(duì)基于移相器控制電壓和基于奇異值分解的波束形成技術(shù)進(jìn)行了深入的分析研究。
　　基于移相器控制電壓的波束形成技術(shù)，采用模擬移相器在微波階段進(jìn)行波束形成，僅需要一個(gè)接收機(jī)。算法的目標(biāo)是通過調(diào)整移相器控制電壓使得接收功率最大，在更新電壓的求解上采

3、用最陡下降方法。本文采用同時(shí)擾動(dòng)隨機(jī)梯度估計(jì)算法求解接收功率對(duì)電壓的梯度，能夠一次性估計(jì)出接收功率對(duì)移相器電壓梯度的各個(gè)分量，而不管梯度的維數(shù)有多大，比其他擾動(dòng)近似算法收斂更快。為了獲得更快的收斂速度，對(duì)算法收斂步長(zhǎng)和擾動(dòng)量進(jìn)行了深入的研究，將原型算法中步長(zhǎng)隨迭代次數(shù)變化改進(jìn)為同時(shí)隨迭代次數(shù)和陣元空間位置變化，并指出了計(jì)算擾動(dòng)量時(shí)參數(shù)的選取準(zhǔn)則。最后討論了噪聲對(duì)算法性能的影響。
　　將基于奇異值分解的波束形成技術(shù)運(yùn)用于“動(dòng)中通”系

4、統(tǒng)。它是數(shù)字波束形成技術(shù)，不需要移相器等硬件，直接在數(shù)據(jù)處理的過程中補(bǔ)償來波信號(hào)到達(dá)各陣元的相位差。算法直接對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行奇異值分解，具有很高的實(shí)時(shí)性，相比于基于移相器控制電壓的波束形成技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)?；谄娈愔捣纸獾牟ㄊ纬杉夹g(shù)需要較多的接收通道。為了降低成本，需要對(duì)陣列進(jìn)行子陣劃分，將陣列劃分成若干個(gè)子陣，這樣就只需要與子陣數(shù)相同的接收通道。從旁瓣水平和主瓣偏移出發(fā)，研究了一種子陣數(shù)目確定方法。對(duì)子陣劃分后各子陣內(nèi)陣元權(quán)值的取值