信号与信息处理硕士论文-子阵级波束形成技术研究

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1、电子科技大学硕士学位论文子阵级波束形成技术研究姓名：王文昌申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：李雷20100101摘要波束形成技术是阵列信号处理的一个重要分支，在通信、雷达和电子对抗等系统中得到了广泛地应用。通过对信号在时间和空间上同时进行采样和处理，可以充分提取信号中的信息，从而获得阵列增益，增加系统的灵敏度，同时通过抑制旁瓣或自适应处理更加有效地抑制干扰，提高系统的效率。本文介绍了基本阵列信号模型并主要对阵列信号处理的一个重要方面子阵级波束形成技术进行了深入研究，主要讨论了抑制栅瓣的波束形成方法。论文首先研究了窄带信号模型下的三种子阵划分模型：均匀子阵、重叠子阵和非均匀子

2、阵划分，总结了非均匀子阵划分规则及使波束方向图主旁瓣比最大的方法，其中非均匀子阵划分规则主要有相邻两个子阵中心的距离不能有公因子(约数)，阵元数从中心向两边逐渐增加，且对称分布，在子阵级自适应应用中，各个子阵中阵元所加的权的和近似相等和以和差波束加权的交点作为子阵划分的交点等。使波束方向图主旁瓣比最大的方法主要是通过遗传算法、粒子群优化算法(PSO)、最小二乘拟合和方向图综合算法等优化子阵加权使波束方向图的主旁瓣比最大，还有在均匀划分子阵条件下使主瓣功率最大的思想。本文在此基础上主要做了以下几点创新。1．理论上推导了子阵级波束方向图主旁瓣比表达式，指出理论上不能得到波束方向图主旁瓣比表达

3、式的闭式。2．把波束方向图控制主旁瓣比综合方法推广到均匀和非均匀子阵划分情况。3．在面阵模型下基于PSO提出三步子阵划分波束形成方法。4．提出了一种抽选阵元波束形成方法能在指定区域形成期望主旁瓣比的多波束，简化了波束形成网络。随着通信、雷达和电子对抗等技术的发展，扩频信号、线性调频信号等宽带信号的应用越来越广泛，因此，对宽带波束形成算法的研究也显得越来越重要。本文还把上述的窄带阵列模型推广到宽带阵列模型，并把上述性能较好的方法推广到宽带情况下，得到良好的结论。关键词：阵列信号处理，子阵波束形成，遗传算法，粒子群优化算法ABSTRACTBeamformingtechnologyisanim

4、portantbranchofarraysignalprocessing，whichhasbeenwidelyappliedtocommunication，radarandelectronicwarsystems．Throughsamplingandprocessingsignalsinbothtimeandspatialdomain，theinformationofinterestcontainedinthesignalscanbeexploitedfully．Indetail，byadaptivebeamformingorreducingsidelobeleveltheinterfe

5、renceandnoisecanbesuppressedmoreeffectively,therefore，thecapacityofthesystemscanbeimprovedverywell．Inthisdissertation，thegeneralarraymodelsandbeamformingtechnologyarestudied，especiallysubarraybeamformingtechnology,andourpurposeisformingbeamsinarbitrarydirectionandreducingthesidelobelevelofpattern

6、s．Firstly,threesubarrayconfigurationmethodsarestudiedincaseofthenarrowbandsignalmodel，includingregularconfigurationsubarray,overlappingsubarrayandirregularconfigurationsubarray．Theirregularlyconfiguringmethodsaresummarized，includingnocommondivisorofspacesbetweencontinualcentersofsubarrays，numbero

7、fsubarrayelementsisincreasefromcentertosidebesidessymmetry,foradaptivebeamformingthesumsofelementweightsofeverysubarrayarealmostequal，thesubarrayconfigurationisbasedontheintersectionofweightingofsumanddifferencebeams，a