天线组阵中SUMPLE算法的合成相位漂移补偿

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1、第30卷第6期2011年12月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．30NO．6Dec．2011天线组阵中SUMPLE算法的合成相位漂移补偿+沈彩耀，于宏毅(信息工程大学信息1二程学院·郑州·450002)摘要：针对SUMPI。E算法在低信噪比时存在的相位漂移问题，在分析权值估计误差引起的合成信号相位漂移现象的基础上，提出一种以固定时刻合成权值作为参考的补偿算法。该算法以收敛后某个固定时刻的合成权值作为参考，其他时刻的相位补偿值通过与该参考权值进行相关计算得到。从理论上分析了该算法的可行性，并进行仿真验证。理论分析与仿真

2、结果表明，所给出的相位补偿方法能有效地消除合成信号的相位漂移现象，补偿后的合成信号相位中心稳定。关键词：深空网；天线组阵；SUMPI。E算法；相位漂移补偿中图分类号：TN820．15文献标识码：A文章编号：1674—5620(2011)06—0042—04CombiningPhaseWanderingCorrectionofSUMPLEAlgorithminAntennaArraySHENCaiyao．YUHongyi(InstituteofInformationEngineering，InformationEngineeringUniversity，Zhengzhou

3、450002)Abstract：TosolvetheproblemofphasedriftatlowSNRforSUMPLEalgorithm，thispaperproposesacompensa—tionalgorithmusingfixedweightasareferencebasedonanalysisofthephenomenonofphasedriftcausedbynoise．Thealgorithmtakesafixedweightasreferencesignalafterconvergenceandthephasedriftvalueiscompute

4、dbycross—correlationofotherweightsiniterationswiththefixedreferenceweight．Validityoftheproposedalgorithmisanalyzedandsimulationisperformedandtheresultsshowthatthephasedriftoftheantennaarrayoutputcanbeef—fectivelycorrectedandthephaseofthearraycombiningsignalissteady．Keywords：DeepSpaceNetw

5、ork；AntennaArraying；SUMPLEAlgorithm；PhaseDriftCorrection0引言随着对深空探索的深入，现有的大天线技术已达到性能极限，利用天线组阵技术[1j对来自多个天线的信号进行合成，成为提高信噪比的有效方法之一。天线阵的输出是进入合成器的所有信号加权和。利用信号相关来确定合成权值，目前主要存在SIMPI。E[2

6、、SUMPLEE2一引、EIGENE4剞和LSFITE6]等几种算法。仅从合成性能上看，LSFIT算法具有最小的合成损失，但需要L(L一1)／2次的相关运算(L为天线数)，计算量大；而SUMPI。E算法只需要L次相关运算

7、，就可以获得与LSFIT算法相当的性能[7]。在SIMPLE算法中，权值计算是通过与固定参考信号的相关计算得到的，因此信号合成的相位中心就是参考信号的相位中心。而SUMPLE算法的权值计算是通过与其他所有路信号合成(伪参考信号)的相关计算得到，该参考信号的中心是变化的，因此阵列合成的相位中心出现漂移，这会影响测量系统的测量精度。Rogstad[23针对均匀阵情况，分析了加权值误差引起的合成信号相位漂移问题，并给出了补偿原理，但是由于受合成权值估计误差的影响，实际上补偿难以实现。为克服以上问题，本文提出了一种以固定合成权值作为参考的相位补偿算法，并从理论上证明了该算法的可

8、行性。该算法采用收敛后的某时刻权值作为参考，无需对权值系数进行滤波，合成信号的相位中心稳定。仿真结果显示该相位补偿算法能够有效地实现合成信号相位漂移校正。*收稿日期：2011一05—19；修回日期：2011一06—21第一作者简介：沈彩耀(1981一)，男，博士研究生，主要研究方向为多天线信号的参数估计及合成技术；Email：shencaiyao@126．com第6期沈彩耀，等：天线组阵中SUMPLE算法的合成相位漂移补偿431SUMPLE算法问题描述1．1基本原理SUMPLE方法利用每个信号与由其他所有信号加权和组成的基准信号进行互相关