阵列方向图综合与自适应波束形成技术研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALTHESIS（电子科技大学图标）论文题目阵列方向图综合与自适应波束形成技术研究学科专业信号与信息处理学号201011020158作者姓名阳凯指导教师赵志钦教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文阵列方向图综合与自适应波束形成技术研究（题名和副题名）阳凯（作者姓名）指导教师赵志钦教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业信号与信息处理提交论文日期2013年9月27日论文答辩日期2013年12月2日学位授予单位和日期电子科技大学201

2、3年12月24日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据RESEARCHONARRAYPATTERNSYNTHESISANDADAPTIVEBEAMFORMINGTECHNOLOGIESADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:SignalandInformationProcessingAuthor:YangKaiAdvisor:Prof.ZhaoZhiqinSchool:SchoolofElectronicEngineering万方数

3、据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等

4、复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要阵列方向图综合与自适应波束形成在雷达、声纳、无线通信和天文学等领域都有着广泛的应用。在这些领域中，通过方向图综合与自适应波束形成，对特定角度或角度区域接收或发射信号，而对其它区域尽量少的接收或发射信号，甚至对某些角度完全抑制。然而现有方法在处理一些特殊阵列，或在一些特殊情况下，面临着一些挑战。本论文在总结并发展了一些常规阵列方向图综合方法后，重点针对共形阵列和大型阵列，提出了一些新的方法，以克服传统方法在这些应用中的不足；并针对自适应波束形成在某些特定情况下的稳健性进行了研究，并

5、提出了新的方法。本文主要内容如下：本文首先总结了凸优化算法在针状波束方向图与赋形方向图综合中的应用。提出了一种非均匀阵列快速赋形方向图综合方法，并应用到了阵元失效的方向图校正中。用凸优化算法提出了一种和差波束方向图综合算法，该算法能同时优化阵元位置、和方向图激励与差方向图激励，以减少阵元个数，降低系统复杂度。介绍了粒子群优化算法，并提出了一种基于该方法的模糊离散粒子群算法。介绍了基于矩阵束方法的阵列综合方法，并将该方法推广到了二维阵列综合中。然后重点研究了共形阵列方向图综合算法。研究了给定阵列，优化阵元激励以达到目标方向图的情况。提出了一种基于有源方向图分解的方法，该方法能减少方向图采样点数

6、，减少数据存储量，减少运算量，产生精确的主瓣指向和零陷。同时，还提出了一种带阵元位置优化的共形阵列方向图综合方法。该方法通过几个采样位置的独立方向图插值得到任意天线位置的方向图，并通过稳健的方向图综合方法来解决插值误差和阵元间互耦的影响。通过全波仿真证明了方法的有效性。本文还对大型阵列方向图快速综合算法进行了研究。受非均匀快速傅里叶变换启发，提出了一种非均匀阵列针状波束方向图快速综合方法。该方法基于快速傅里叶变换，因此与现有方法相比，该方法能综合更大的阵列且能更快的得到更好的结果。同时针对平顶方向图综合问题，提出了一种能综合得到任意形状平顶区域的方法，这在卫星通信中有重要的用途。该方法能在给

7、定的均匀平面阵列中选择需要的阵元，并控制激励动态范围。最后本文研究了自适应波束形成的稳健算法。针对大的阵列校正误差，提出了一种抗该类误差的稳健算法。该算法同时估计干扰协方差矩阵和目标信号的阵列流形。即使在很大的阵列校正误差存在的情况下，该方法依然能得到较好的结I万方数据摘要果，并好于现有方法。本文还将波束形成问题转化为一个加权方向图综合问题。通过对该加权方向图主瓣宽度及旁瓣电平的设计，可以提高波束形成器在某些