寬帶電磁場(chǎng)矢量天線陣技術(shù)及測(cè)向算法研究.pdf

1、電磁場(chǎng)矢量天線陣由于其優(yōu)越的系統(tǒng)性能在陣列信號(hào)處理領(lǐng)域得到了廣泛的研究，本文以分布式電磁場(chǎng)矢量天線陣(DEMCA)作為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究，并在暗室中實(shí)現(xiàn)了基于此陣列的測(cè)向試驗(yàn)。DEMCA由空間分布的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量傳感器組成，其分量傳感器對(duì)不同極化的入射信號(hào)響應(yīng)不同。
　　 本文首先從測(cè)向算法和系統(tǒng)性能兩方面對(duì)分布式電磁場(chǎng)矢量天線陣進(jìn)行了研究。測(cè)向算法方面，重點(diǎn)研究了多重信號(hào)分類(MUSIC)測(cè)向算法在DEMCA中

2、的運(yùn)用，同時(shí)對(duì)常規(guī)波束形成算法(CBF)及最小方差測(cè)向算法(MVM)在模型中的運(yùn)用也進(jìn)行了分析；最后提出一種高階累積量類-旋轉(zhuǎn)不變子空間(ESPRIT)測(cè)向算法，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)對(duì)各個(gè)測(cè)向算法進(jìn)行了比較和驗(yàn)證；在系統(tǒng)性能方面，推導(dǎo)了DEMCA陣列參量估計(jì)的克拉美-羅下限，在大樣本的條件下對(duì)DEMCA同其它陣列在DOA及極化參數(shù)估計(jì)方面進(jìn)行了比較；最后對(duì)DEMCA陣列同標(biāo)量陣在DOA估計(jì)方面的區(qū)別進(jìn)行了總結(jié)。
　　 然后對(duì)實(shí)際矢

3、量陣測(cè)向系統(tǒng)中重要的陣列誤差校正問(wèn)題展開研究，就分布式電磁場(chǎng)矢量天線陣在不同誤差情況下的校準(zhǔn)問(wèn)題給出了不同的校準(zhǔn)方法。首先研究陣列流型的存儲(chǔ)與內(nèi)插校正方法，給出兩種不同的內(nèi)插算法；然后詳細(xì)討論了兩種不同的有源校正算法在模型中的運(yùn)用；緊接著給出一種適用于DEMCA的自校正算法；最后比較分析了各種校正算法的性能和適用范圍，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了各校正算法的有效性。
　　 接著詳細(xì)介紹了基于六元分布式電磁場(chǎng)矢量天線陣的測(cè)向試驗(yàn)系統(tǒng)和

4、試驗(yàn)過(guò)程，并給出了相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)前面的理論研究進(jìn)行了驗(yàn)證。這次工程實(shí)踐為矢量陣測(cè)向系統(tǒng)的進(jìn)一步研究和工程研制提供了重要參考。本文最后推導(dǎo)了針對(duì)DEMCA的非相干信號(hào)子空間算法，將基于分布式矢量陣的測(cè)向算法推廣到了寬帶信號(hào)情況，拓展了矢量陣在軍事和民用領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
　　 因此，在系統(tǒng)性能方面，分布式電磁場(chǎng)矢量天線陣由于其極化敏感性，它比傳統(tǒng)的標(biāo)量陣列更加優(yōu)越；在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方面，由于分量傳感器之間的分布式結(jié)構(gòu)，它比傳統(tǒng)的矢量陣