一種寬帶自適應(yīng)陣列互耦補償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬帶自適應(yīng)陣列互耦補償方法，建立兩個方向圖之間的關(guān)系，將陣元都存在時的陣中方向圖變化為單個陣元存在時的孤立方向圖；從方向圖中提取多個角度的數(shù)據(jù)，假設(shè)選取了M個方向；選取和頻率相關(guān)的多項式，進而構(gòu)造擬合多項式函數(shù)。通過計算多個頻點上的互耦補償矩陣，得到互耦補償矩陣在頻率上的多個采樣值；通過復(fù)曲線擬合方法，擬合出互耦補償矩陣各元素隨頻率的變化函數(shù)或曲線。將頻段進行劃分，然后在每個頻段上對互耦補償矩陣的元素分別進行復(fù)曲線擬合。本發(fā)明需要存儲的僅僅是少量的多項式系數(shù)，減少對系統(tǒng)存儲容量的要求，同時在頻帶內(nèi)任意頻點上都可以獲得良好的互耦補償效果。
【專利說明】一種寬帶自適應(yīng)陣列互耦補償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于自適應(yīng)天線陣列【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種寬帶自適應(yīng)陣列互耦補償方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，寬帶陣列天線在自適應(yīng)陣列信號處理中獲得了越來越多的運用。然而，一些 因素限制了寬帶自適應(yīng)陣列性能的提升，如陣列的互耦問題。陣列互耦在寬帶自適應(yīng)陣列 的低頻段表現(xiàn)尤為明顯，這主要是在低頻段，陣元間距相對于波長更小，互耦效應(yīng)更明顯。 由此造成的不利影響包括：波達角度估計偏差增大、自適應(yīng)波束形成偏離實際方向、自適應(yīng) 零陷偏離實際方向或者自適應(yīng)零陷電平抬高等。
[0003] 在以上背景下，本發(fā)明提出了一種寬帶自適應(yīng)陣列的互耦校準方法。在該方法中， 將寬帶自適應(yīng)陣列的互耦補償矩陣的所有元素用多項式解析表達式表示出來，可方便的獲 得頻帶內(nèi)任意頻點的互耦補償矩陣，減少對系統(tǒng)存儲容量的要求，同時在任意頻點上都可 以獲得良好的互耦補償效果。提出該方法的思路如下：首先，在給定方向上，接收信號的幅 度和天線的方向圖成正比；其次，單個陣元孤立存在時沒有互耦的影響，當(dāng)陣元位于天線陣 列中時，就會存在互耦，互耦的存在體現(xiàn)在天線方向圖的變化上；方向圖變換法是采用變換 矩陣（或互耦補償矩陣）將天線的陣中方向圖變換為孤立時的方向圖，此時，變換后的信號 就相當(dāng)于孤立天線的接收信號；然后，對于寬帶信號的接收，采用復(fù)曲線擬合法將變換矩陣 中的所有元素在頻帶上進行擬合，得到矩陣元素關(guān)于頻率的解析函數(shù)，這樣就可以獲得任 意頻點上的變換矩陣。若頻帶較寬，采用較高階數(shù)的多項式仍不能獲得較好的擬合效果的 話，則可將頻段進行劃分，然后在每個頻段上對互耦補償矩陣的元素分別進行復(fù)曲線擬合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決寬帶自適應(yīng)陣列中的互耦補償或校準問題，本發(fā)明提供一種寬帶自適應(yīng) 陣列互耦補償方法，針對任意工作頻率，都可以根據(jù)互耦補償矩陣各元素隨頻率的變化函 數(shù)計算相應(yīng)頻點上的值，從而得到相應(yīng)頻點上的互耦補償矩陣。其技術(shù)方案和步驟為：
[0005] (1)建立天線單元孤立方向圖和陣中方向圖之間的關(guān)系即：

【權(quán)利要求】
1. 一種寬帶自適應(yīng)陣列信號校準方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 建立兩個方向圖之間的關(guān)系，將陣元都存在時的陣中方向圖變化為單個陣元存在 時的孤立方向圖；
式中，疙(6>，的和￡"(久供)（《 =1，2,…，AT分別代表陣元單獨存在時的孤立方向圖和陣列 單元的陣中方向圖，矩陣C代表互耦補償矩陣，用它來補償陣列的互耦影響；在方程中電場 的幅度和相位都是要考慮的； (2) 為了準確計算互耦補償矩陣C，需要從方向圖中提取多個角度的數(shù)據(jù)，假設(shè)選取了 M個方向，則有
根據(jù)求解準則 熱丨丨cI 可以得到以上方程的最小二乘解，即C=EiEa (EEh) 式中，E1代表陣兀單獨存在時的電場，E代表陣兀都存在時的電場，符號II·II表不矩 陣的2-范數(shù)；互耦補償矩陣C可以通過以上式子來求得，得到互耦補償矩陣，就可以將它應(yīng) 用到陣列互耦補償中，假設(shè)接收信號的采樣矩陣為X'，那么互耦補償后的信號的采樣矩陣 可以表示為 X = CX'； (3) 選取和頻率相關(guān)的多項式，即
進而構(gòu)造擬合多項式函數(shù)，用以上多項式函數(shù)擬合互耦補償矩陣的所有元素； (4) 對于寬帶陣列，通過計算多個頻點上的互耦補償矩陣，得到互耦補償矩陣在頻率上 的多個采樣值 (5) 通過復(fù)曲線擬合方法，擬合出互耦補償矩陣各元素隨頻率的變化函數(shù)或曲線； (6) 若頻帶較寬，采用較高階數(shù)的多項式仍不能獲得較好的擬合效果的話，則可將頻段 進行劃分，然后在每個頻段上對互耦補償矩陣的元素分別進行復(fù)曲線擬合。
【文檔編號】H04B7/04GK104270178SQ201410462249
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月6日
【發(fā)明者】黃丘林, 焦鵬輝, 竇貴潔, 王新懷, 魏峰, 史小衛(wèi) 申請人:西安電子科技大學(xué)