单通道相控阵雷达及类波束形成技术

针对常规相控阵雷达的馈线网络小型化问题以及由发射高增益定向波束引起雷达信号被截获概率较大的问题,提出了一种新的相控阵雷达系统。该系统的馈线网络中仅有一个带移相器的收发共用通道,在时序控制模块的控制下贯续接入各收发共用的阵元进行发射信号馈送或信号接收,同一时刻只有一个阵元与通道连接。基于此系统提出了类波束形成的概念与技术,通过各阵元依次发射时间分集的脉冲信号形成类发射波束;各阵元依次接收这些脉冲信号并进行相干脉冲积累以形成类接收波束;并通过控制移相器的相移量以及通道切换时间形成各阵元间发射或接收的相位差进而控制类波束的最大指向。仿真分析证明了该系统能以较小的硬件规模在不形成高增益定向波束的前提下具有与常规相控阵相当的性能。     

两级滤波结构的导航卫星天线阵抗干扰算法

干扰和多径是影响接收机导航定位性能的两个主要因素。针对卫星导航接收机的抗干扰问题,提出了一种基于两级滤波结构的卫星导航天线阵抗干扰算法。第一级滤波采用功率倒置算法抑制干扰,通过相关解扩提高卫星信号的信噪比,并估计出其空间特征矢量。第二级滤波用估计得到的卫星信号空间特征矢量对第一级滤波输出信号进行加权处理,从而形成指向卫星信号方向的主波束来进一步提高信噪比。仿真结果表明,该算法的性能明显优于功率倒置算法,且非常接近传统的波束形成算法,不需要阵列校正以及姿态测量单元辅助,其实现代价远小于传统的波束形成算法。     

发射波束域MIMO-STAP雷达发射接收联合设计方法

研究了信号相关杂波背景下机载多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题,建立了机载MIMO雷达发射波束域空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)信号模型。为了提升杂波环境下目标的检测性能,通过最大化输出信干噪比构建了发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题;然后,设计了一种新的基于优化最小化(majorization-minimization,MM)框架的迭代优化算法来解决联合设计问题。该算法通过合理寻找目标函数的下界可以有效提升算法的收敛速度并降低算法的运行时间。此外,与传统的相控阵雷达和MIMO雷达相比,优化后的发射波束形成和接收滤波器可以显著提升输出信干噪比,仿真实验验证了所提方法的有效性。     

频率响应软约束的宽带自适应波束形成

针对常规线性约束最小方差(LCMV)波束形成中输出信干噪比(SINR)较低问题,提出了基于频率响应软约束的宽带自适应波束形成方法,该方法在LCMV波束器的约束条件基础上,增加对期望方向阵列频率响应软约束,可以得到近似无失真信号输出,同时增加波束抑制干扰噪声能力,提高输出SINR性能.仿真结果验证了该方法的有效性.     

主瓣可控的鲁棒自适应波束形成算法

自适应波束形成技术能够有效地接收目标信号并抑制干扰,提高阵列输出的信干比。但传统自适应算法无法控制波束形状,为了形成固定主瓣宽度的波束,通过定义权重函数将波束形成问题转化为加权方向图综合问题,对协方差矩阵修正以提高算法鲁棒性,并用迭代FFT方法解决得到的表达式。通过仿真分析,该自适应波束器能够很好的控制主瓣宽度,并在干扰方向上形成零陷。     

基于协方差矩阵估计的稳健Capon波束形成算法

常规Capon波束形成器性能对模型误差或失配非常敏感,尤其是当期望信号包含在训练数据中,导向矢量失配将引起性能急剧下降。为解决这一问题,提出了一种采用干扰噪声协方差矩阵和导向矢量联合估计的稳健波束形成算法。该方法通过对Capon空间谱在非目标信号的方位区域内的积分,实现对干扰噪声协方差矩阵的估计,解决数据协方差矩阵包含有目标信号时引起信号自相消问题;其次为了克服导向矢量失配的影响,通过最大化输出功率,并增加二次型约束防止估计的导向矢量接近于干扰导向矢量,实现对导向矢量的估计。仿真实验表明:该算法能获得近似最优的输出信干噪比,与现有算法相比稳健性更强。     

刚性球上圆阵波束设计及性能仿真

分析刚性球对圆阵响应的影响。设计两个特征波束形成阵列,推导了阵列白噪声增益和指向性指数的定量表达式,并和延迟求和波束形成阵列以及不存在刚性球时的白噪声增益和指向性进行了对比分析。仿真结果表明,所设计的两个特征波束形成阵列具有频率不变的指向性,但在低频段牺牲了阵列的鲁棒性;延迟求和波束形成处理在整个频率段具有较好的鲁棒性,但随频率的降低其波束指向性下降。刚性球可以改善阵列的鲁棒性,并能提高延迟求和波束形成阵列的指向性。     

一种新的动态信道化接收机设计方法

针对复杂电磁环境中存在多个非均匀分布的、不同带宽的信号的情况,提出一种新的动态信道化接收机设计方法。设计一个半带滤波器,并通过内插运算压缩它的频率响应,形成周期频谱;对输入信号进行滤波,同时使原信号经过一定延迟后减去滤波后的信号,形成两路在频谱上互补的信号;用均匀分析滤波器组对得到的两路信号分别进行滤波分解处理,实现监视频段的均匀信道化;根据能量检测结果将属于同一信号的相邻子信道信号作为下一步重构处理的输入,并设计出相应的综合滤波器组提取信号。理论分析和仿真结果验证了新方法的有效性。     

基于先验信息的协方差矩阵重构抗干扰算法

针对样本数较少情况下信号和干扰同时存在时,采样协方差矩阵包含目标信号引起信号自消,无法替代真实干扰噪声协方差矩阵的问题,提出了一种重构干扰噪声协方差矩阵的自适应波束形成方法,利用空间谱重构出与期望信号无关的干扰噪声协方差矩阵,提高协方差矩阵的准确度,依据重构的协方差矩阵结合阻塞矩阵完成主瓣干扰的抑制处理。仿真结果表明,所提方法相比于基于采样协方差矩阵方法,提高了输出信干噪比,更接近于最优值。     

基于载波相位辅助的GNSS天线阵抗干扰算法*

对于全球卫星导航定位系统,干扰和多径是影响接收机导航定位性能的两个主要因素。针对卫星导航接收机的抗干扰问题,提出了一种基于载波相位辅助的卫星导航天线阵抗干扰算法。该算法进行盲零陷形成的同时利用各阵元通道输出信号的载波相位辅助来进行盲波束形成,并通过控制算法实现智能切换。仿真结果表明,提出的算法在干扰环境且接收机冷启动的条件下仍能成功抑制干扰、正常工作,在无干扰或弱干扰条件下能进行波束形成来增强卫星信号,从而提高卫星可见性以及定位精度。提出的算法不需要阵列校正以及姿态测量单元辅助,其实现代价远小于传统的波束形成算法。     

二相编码雷达前沿复制干扰的能量效率分析

针对提高干扰的能量利用效率提供一些理论和技术问题,介绍了前沿复制干扰的产生背景。对二相编码雷达、灵巧噪声干扰和前沿复制干扰的基本成分通过匹配滤波器后的输出信号脉冲峰值进行了分析。以在匹配滤波器输出端产生相同数量和相同幅度大小的脉冲为能量利用效率比较基准,给出了这两种干扰方式各自所需的干扰信号能量的计算公式,并进行了典型条件下,这两种干扰方式所需干扰信号能量的数值计算;在一般情况下,对这两种干扰方式的能量利用效率进行了比较。指出若前沿波形宽度为雷达发射信号宽度的1/n,则前沿复制干扰所需能量为灵巧噪声干扰所需能量的n倍,前沿复制干扰的能量利用效率仅为灵巧噪声干扰的能量利用效率的1/n。     

GNSS多波束抗干扰接收机的反欺骗性能分析

为分析存在欺骗干扰的场景下GNSS多波束抗干扰接收机的反欺骗性能,提出欺骗抑制比这一性能指标。推导了在快拍数有限的情况下,多波束抗干扰接收机采用最小方差无失真响应(minimum variance distortionless response,MVDR)算法处理后输出真实信号和欺骗信号功率的理论公式。详细分析了欺骗信号到达天线阵口面的功率对真实信号和欺骗信号输出功率的影响。分析得出:即使欺骗信号功率在噪声水平之下,使用MVDR算法的多波束抗干扰接收机依然能对欺骗干扰进行抑制,且在欺骗信噪比高时,抑制效果更加显著。通过仿真和硬件平台实测验证了结论的正确性。     

宽带稀疏线阵内外场联合通道校正技术研究

实际工程应用中数字波束形成的关键技术之一是接收通道校正,校正的精度将直接影响形成波束的主瓣宽度和副瓣电平。结合某工程实例讨论了一种在工程实现中的接收通道校正方法,通过频域均衡滤波器法和内外场联合利用已知信号源的天线校正方法,实现了通道幅相不一致性的校正,并提出了提高波束精度的天线方向校正方法。最后,根据实验数据计算相关的校正系数,并对测试信号进行校正,校正结果验证了该方法的有效性。     

基于局域网的电磁干扰仿真

模拟部队指挥控制通信受到的电磁干扰,对增强模拟训练的战场真实性,提高部队战斗力具有重要意义.针对指挥控制系统通信所受到的电磁干扰情况,对电磁干扰进行了分类,引入各类噪声模型,并以调幅噪声干扰调频信号为例论述了电磁干扰的原理.在此基础上,通过MATLAB生成或采集真实噪声的方法产生离散噪声数据,利用低级波形函数对语音信号进行PCM编码,同时将噪声数据与语音数据叠加,实现对基于局域网的电磁干扰的仿真.     

压缩感知新技术专题讲座(三) 第6讲 压缩感知在语音处理中的应用研究

压缩感知CS(Compressive Sensing)作为一门新兴的技术,成为近年来人们广泛关注的研究热点。文中介绍了压缩感知理论的基本原理,在此基础上将压缩感知理论应用到语音信号处理中。首先研究了语音信号的稀疏性,说明了对语音信号进行压缩感知具有可行性;其次,采用随机滤波器组构造随机测量矩阵得到语音信号的压缩测量值;最后,研究了压缩测量值之间的相关性并将这种相关性作为稀疏度的一种度量方法用于控制随机滤波器阶数,实现了语音信号的自适应压缩感知。     

基于Lagrange插值的非整数延时滤波器算法

针对LMS(Least Mean Square)阵列信号波束成形器延时精度低和结构复杂的缺点,提出了一种基于Lagrange插值的非整数延时滤波器算法.其本质是采用频域近似的原则,设计出一种小数延时滤波器,可以将数字信号直接延时小数倍采样周期,在精确延时专题中具有广泛用途.仿真实验表明,该滤波器可满足阵列信号波束成形中的各种延时精度要求.     

半仿真方位高分辨后置处理方法

MVDR自适应波束形成可获得良好的目标方位估计性能,但其方位分辨力仍受限于阵列孔径.为进一步提高目标方位分辨性能,在MVDR自适应波束输出的基础上,提出了一种高分辨后置处理方法.在两目标方位不可分时,仿真构造两个目标的阵列输出空间方位谱,通过搜索两目标的方位和幅值,与真实数据的空间方位谱输出作匹配处理,从而获得目标的方位估计.实验室仿真及海试数据处理验证了该方法的有效性.     

TLC32044I、TLC32044C音频模拟接口组件(2)

TLC32044是美国德州仪器公司生产的音频接口组件。它是单片CMOS组件,是个完善的A/D,D/A输入/输出系统。它将带通开关电容抗混叠输入滤波器、14位分辨率A/D转换器、4种与微处理器兼容的串行口工作方式、14位分辨率D/A转换器、低通开关电容输出再组合滤波器等部件集成在一个组件里。能提供主时钟输入频率的多种组合和转换/采样速率信号。 用途十分广泛,典型应用包括语音加密、语音识别/存储系统、语音合成、modem(7.2、8、9.6、14.4和1902kHz采样率)、DSP(数字信号处理器)模拟接口、工业过程控制、生物仪器、频谱分析、数据采集和仪器录音等。本文阐述内部定时结构,字的位模式通信协议、应用等6部分内容。     

一种贝叶斯聚焦宽带多波束超分辨测向算法

当同时到达多个信号时,宽带多波束系统无法正确测向,为了解决此问题,针对宽带光控阵列多波束系统,通过构造稳健的贝叶斯聚焦矩阵,提出了一种宽带多波束相干超分辨测向方法。首先将多波束输出变换到频域,然后利用贝叶斯聚焦矩阵将数据变换到聚焦频率上,最后利用窄带的超分辨算法进行估计。贝叶斯聚焦矩阵对方向预估计误差不敏感,聚焦误差小,具有较强的稳健性。算法能有效分辨同时到达多波束系统的多个相干信号,仿真实验验证了此算法的有效性和正确性。     

射频发射模块非线性效应的消除方法

射频模块存在相位特性的非线性效应,群延迟随频率的变化不再是一个常数,并可能造成输出射频信号的波形失真,而影响精密射频信号源的输出精度。基于递归最小二乘算法的自适应滤波器,提出了消除其非线性效应的新方法。并以GPS模拟源为例,利用其自校模块,采用软件无线电和数字信号处理技术,精确估计出射频模块的模型参数。将基带合成信号通过一个数字逆滤波器,以消除相位的非线性和群延迟随频率的变化。利用自编的仿真程序包,在Matlab中进行了相应的模拟计算。仿真结果表明,该方法可有效地消除相位非线性效应对射频信号的影响,输出信号的波形失真在理论上可控制在0.01%以内。