多元阵列的信号相位匹配法
相位匹配及实现方法
相位匹配及实现方法相位匹配（Phase Matching）是光学领域中一个重要的概念，指的是将不同波长或频率的光束进行匹配，使其在特定的光学介质中具有相同的相位速度，并能够有效地进行光学交互或干涉。
在光学器件或系统中，相位匹配是实现各种光学效应和应用的关键步骤，如广义的非线性光学过程（如和二次谐波，差频，和和频，以及光学参量放大等），光学波导中的耦合效应，以及光学分子束松弛和谐变等。
相位匹配是基于光波的相位速度相等原理，即在特定的介质中，不同波长的光束的相位速度差等于零。
光波的相位速度是指波前通过其中一点的速度，一般用vg表示。
相位速度等于光速c除以折射率n，即vg = c/ n。
在普通的介质中，折射率随波长而变化，从而导致不同波长的光束具有不同的相位速度。
为了实现相位匹配，需要通过选择合适的光学材料、设计合理的结构或施加特殊的相位调制手段，来调节不同波长光束的相位速度，使其相等。
相位匹配的实现方法有多种，下面列举几种常用的方法：1.正常相位匹配：正常相位匹配是最简单的相位匹配方式，即通过选择合适的光学材料，使得光束在该材料中的折射率随波长的变化足够小，从而实现相位匹配。
这种方法适用于波长较长（红外或中红外）的光束。
2.利用非线性光学晶体：非线性光学晶体具有特殊的频率响应特性，可以实现泵浦光和信号光在特定波长下的相位匹配。
这种方法常用于二次谐波，和差频等非线性光学过程。
3.使用光学波导：光学波导是一种能够限制光的传播方向和有效控制光传输的器件。
通过选择合适的波导材料和结构，可以实现不同波长光束在波导中的相位匹配，从而实现光的耦合和传输。
4.利用光栅或光子晶体：通过在特定的光学材料中制作周期性的光栅结构或光子晶体结构，可以实现不同波长光束的衍射，使其相位速度相等化。
这种方法常用于光学滤波器和光学分光仪等光学设备。
5.使用光学段通用接口（OBCI）技术：OBCI技术是一种基于宏观时间相位匹配思想的光传输接口。
阵列信号处理原理、方法与新
阵列信号处理原理、方法与新
阵列信号处理是一种利用多个传感器（如麦克风、天线等）获取信号，通过信号处理
算法将其合成为一个复合信号，并在此基础上分离、定位、去除、增强等操作的新型信号
处理技术。
在目前的通信、雷达、声学、医学等领域都有广泛应用。
阵列信号处理的基本原理是通过获取多个传感器采样的信号，根据它们的相对位置和
接收到信号的时间差异，构建一个信号阵列，然后通过信号合成的方法将这些信号合成为
一个复合信号。
根据复合信号的特征，进行后续的信号处理。
阵列信号处理的主要方法包括波束形成、空间滤波、方向估计等。
波束形成的主要目
的是聚焦探测器的接收能力，使其在目标方向上获得更高的灵敏度。
空间滤波的主要目的
是通过利用阵列传感器之间的相对位置和互相之间的传感器响应差异，对信号进行滤波，
达到抑制噪声、增强信号等效果。
方向估计则是通过对信号在阵列中传播的速度和波束方
向的监测，对信号的方向进行估计。
阵列信号处理技术的应用十分广泛，其中最为常见的应用领域是通信、雷达和声学等。
在通信中，利用阵列信号处理技术进行信号增强和去除干扰，并根据信号的传播速度和方
向进行信号定位和跟踪。
在雷达中，利用阵列信号处理技术对雷达信号进行波束形成和目
标方向估计，提高雷达的探测效率和目标定位精度。
在声学中，利用阵列信号处理技术进
行声波信号的定位、分离和降噪等操作，提高语音识别和音频娱乐的质量。
总之，阵列信号处理技术是一种高效、可靠的信号处理方法，可以广泛应用于各个领域，有着十分重要的实际应用价值。
阵列信号doa算法
阵列信号doa算法阵列信号DOA算法是指通过阵列信号处理技术来估计信号的到达角度。
DOA，即Direction of Arrival，是指信号传播路径和接收器方向之间的夹角。
DOA的精确估计对于无线通信、雷达系统和声音信号处理等领域具有重要意义。
本文将介绍阵列信号DOA算法的基本原理和常用的算法方法。
阵列信号DOA算法的基本原理是利用阵列接收器接收信号时，由于信号到达时间存在差异，导致信号在不同元素间的相位差。
通过测量这些相位差，可以得到信号的到达角度信息。
阵列接收器通常由多个接收元素组成，接收到的信号经过阵列处理后，可以获得比单个接收器更多的信息，从而提高DOA估计的精度。
常用的阵列信号DOA算法包括波束形成算法、空间谱估计算法和子空间分析算法等。
波束形成算法是一种基于反馈的方法，通过调整接收信号的权值，使得阵列输出的响应达到最大。
波束形成算法简单直观，但对噪声和干扰较敏感。
空间谱估计算法是一种传统算法，常用的方法有基于协方差矩阵的最小二乘法（MUSIC）、最大似然法（ML）和导向向量匹配（DVM）等。
这些方法通过计算信号在不同方向上的谱密度来估计DOA。
空间谱估计算法具有较好的性能，但计算复杂度较高。
子空间分析算法是一种基于信号子空间分解的方法，常用的方法有主成分分析（PCA）、奇异值分解（SVD）和阵列信号处理（ASD）等。
这些方法利用信号子空间的特性来估计DOA，具有较好的鲁棒性和鲁棒性。
然而，子空间分析算法对于成分数目和噪声水平的估计要求较高。
多传感器系统和自适应信号处理也是阵列信号DOA算法的重要研究方向。
通过增加接收元素数量和使用自适应算法，可以进一步提高DOA估计的精度和鲁棒性。
高维信号处理、压缩感知和深度学习等新技术也为阵列信号DOA算法的研究提供了新的思路和方法。
总之，阵列信号DOA算法是一种通过阵列信号处理技术来估计信号的到达角度的方法。
常用的算法包括波束形成算法、空间谱估计算法和子空间分析算法等。
阵列天线相位计算方式
阵列天线相位计算方式
1. 理论基础，阵列天线的相位计算方式基于波束形成理论和信
号处理原理。
波束形成是通过对每个天线的信号加权和相位控制来
实现对特定方向的信号增强，这需要对天线之间的相对相位进行精
确计算。
2. 数学模型，相位计算通常涉及使用复数表示天线信号的振幅
和相位。
通过对每个天线的复数权重进行调整，可以实现所需的波
束形成和指向。
3. 阵列几何结构，阵列天线的相位计算方式还涉及到天线之间
的间距和排列方式。
不同的阵列结构需要采用不同的相位计算方法，例如均匀线阵、均匀面阵等。
4. 波束形成算法，常见的相位计算方式包括波束形成算法，如
波达方向估计（DOA）算法、最小均方（LMS）算法、协方差矩阵操
纵（CMA）算法等。
这些算法通过对接收到的信号进行处理，计算出
每个天线的相位权重。
5. 实时调整，相位计算方式还需要考虑到实时性和动态性，因
为在实际应用中，阵列天线需要根据信号的变化实时调整相位来跟踪目标或抑制干扰。
总的来说，阵列天线的相位计算方式涉及到波束形成理论、数学模型、阵列结构、波束形成算法和实时调整等多个方面，需要综合考虑各种因素来实现对特定方向的信号控制和优化。
阵列信号omp算法 matlab
阵列信号OMP算法在MATLAB中的实现1. 介绍阵列信号处理是一项重要的技术，它可以对来自不同方向的信号进行分离和重建，广泛应用于雷达、通信和声学等领域。
在阵列信号处理中，OMP（Orthogonal Matching Pursuit）算法是一种常用的信号稀疏表示方法，它可以有效地处理高维信号，并且在MATLAB中有着便利的实现方式。
本文将介绍阵列信号的基本概念，探讨OMP算法在信号处理中的应用，并在MATLAB中进行实现。
2. 阵列信号的基本概念阵列信号是指来自多个传感器或接收器的信号，这些信号由于来自不同方向或位置，具有一定的相关性和差异性。
在信号处理中，我们通常需要对这些信号进行分析和处理，以提取有用的信息或抑制干扰。
阵列信号处理的基本原理是利用传感器之间的差异性，结合信号处理算法，对信号进行分离和重建。
3. OMP算法在信号处理中的应用OMP算法是一种基于稀疏表示的信号处理算法，它可以有效地处理高维信号，并且在一定条件下能够准确地重建原始信号。
在阵列信号处理中，由于信号会受到传感器位置和方向的影响，导致信号具有一定的稀疏性。
可以利用OMP算法对这些信号进行分离和重建，以获得更准确的信息。
4. OMP算法在MATLAB中的实现在MATLAB中，可以利用现有的信号处理工具箱或自定义函数来实现OMP算法。
需要构建信号的稀疏表示模型，然后利用OMP算法进行信号的稀疏重建。
在实现过程中，需要注意算法的参数选择和优化，以获得更好的处理效果。
还可以结合MATLAB的图形界面和数据可视化工具，对处理过程和结果进行展示和分析。
5. 个人观点和理解在阵列信号处理中，OMP算法是一种简单而有效的信号分离和重建方法，它在MATLAB中的实现也相对便利。
然而，在实际应用中需要考虑信噪比、信号模型以及算法的稳定性等因素，以获得更好的处理效果。
对于不同类型的信号和应用场景，可以结合其他信号处理方法和工具，以满足实际需求。
相位匹配及实现方法
相位匹配及实现方法 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】相位匹配及实现方法实验证明，只有具有特定偏振方向的线偏振光，以某一特定角度入射晶体时，才能获得良好的倍频效果，而以其他角度入射时，则倍频效果很差，甚至完全不出倍频光。
根据倍频转换效率的定义ωω2ηP P =， （15）经理论推导可得2ω222)2/()2/(sin ηE L d k L k L •••∆•∆•∝。
（16） η与L k/2关系曲线见图1。
图中可看出，要获得最大的转换效率，就要使L k/2＝0，L 是倍频晶体的通光长度，不等于0，故应k ＝0，即0)n n (422121=-λπ=-=∆ωωk k k ， （17）就是使ωω=2n n ， （18）n ω和n 2ω分别为晶体对基频光和倍频光的折射率。
也就是只有当基频光和倍频光的折射率相等时，才能产生好的倍频效果，式（18）是提高倍频效率的必要条件，称作相位匹配条件。
由于v ω＝c/n ω，v 2ω＝c/n 2ω，v ω和v 2ω分别是基频光和倍频光在晶体中的传播速度。
满足（18）式，就是要求基频光和倍频光在晶体中的传播速度相等。
从这里我们可以清楚地看出，所谓相位匹配条件的物理实质就是使基频光在晶体中沿途各点激发的倍频光传播到出射面时，都具有相同的相位，这样可相互干涉增强，从而达到好的倍频效果。
实现相位匹配条件的方法：由于一般介质存在正常色散效果，即高频光的折射率大于低频光的折射率，如n 2ω―n ω大约为10－2数量级。
k ≠0。
但对于各向同性晶体，由于存在双折射，我们则可利用不同偏振光间的折射率关系，寻找到相位匹配条件，实现k ＝0。
此方法常用于负单轴晶体，下面以负单轴晶体为例说明。
图2中画出了晶体中基频光和倍频光的两种不同偏振态折射率面间的关系。
图中实线球面为基频光折射率面，虚线球面为倍频光折射率面，球面为o 光折射率面，椭球面为e 光折射率面，z 轴为光轴。
平面阵列多元相干相位调制的数值模拟
Ｊ一 ＋２ ∑ ｃ （ ９ 一２ ｉ ｓＡ１ ｍ ｏ ｉ １ ∑ ｃ （ ９ ｓＡ ） ｏｉ ）
一
△ 忌 ＋ ｓ 。值 拟 结 如 ３ 图 所 ： 号 ｎ数 模 的 果 图 至 ６ ｉ ｔ
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示图 （ 一 （ ＝ ，）一 ，） ，中 ） ，） 詈 （ 警 （ 丑 ６ ｃ
间距等 于行 间距 时， 干相对 强度 最大。方 阵排列 时， 荡峰值 宽度 最大， 相 振 一维排 列时 ， 荡峰 值宽度最小。 振
［ 关键 词］相 干光 学； 相位调制 ； 相位差 ； 制频 率； 调 调制 系数
［ 中图分类号］０ ３ ４６ １ 引言
［ 文献标 识码］Ａ
［ 文章编号］ １７— ７（０２０— ５— ６４２ ３２１）３ ０００ ２ ０ ４
２１年 ５ ０２ 月
合肥师范学 院学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｅｅ ｒ ｌ ｉｅｓｔ ｏ ｒ ａ ｆｉ ｏ Ｎｏ ｍａ ｖ ｒｉ Ｕｎ ｙ
Ｍａ．２ １ ｙ ０ ２
第３卷 第 ３ ０ 期
Ｖｏ． ０ Ｎｏ ３ １３ ．
平 面阵列 多 元相 干相 位 调 制 的数值 模 拟
王 平 ， 杨锦 宏
由于 每列 叠 加后 的相对 强 度 的大 小 都相 等 ， 且 对于 远场某 一 固定点 ， 相邻 两 组 相 干 元 之 问相 位 差
为 一 。 ｓ ￣ 。 ＋￣ ｉ ｔ把这 规 相干 元叠加 ， ｎ 组 得二 维
ｍ ×７阵列 相 对强度 为 ＂ ／
Ｊ ＿ ２∑ｃ （ 伫 一 ∑Ｊ ｓ Ａｚ —Ｉ Ｏ ） ２ ｃ（ ９ ］ ×『＋ Ｓ△ ｏｊ ）
列 间距 为 ｋ 每列 中相 邻两 相干元 的初 相位 差为 ， 。 相 邻元 高频 调制相 位为 ０ｉｅ ， 每列 相 邻 两相 干 ｓ ￣即 ｎ 元 间的总 相位 差为 △ 一 ＋ Ｏｉ￣。 ｓ ｏ 由远 场 近似 ｎｔ
阵列接收信号处理流程
阵列接收信号处理流程一、信号接收阵列接收信号处理的第一步是信号接收。
在阵列中，有多个接收器同时接收信号。
这些接收器可以是天线、传感器或其他接收设备。
每个接收器都可以独立地接收到信号，并将信号传输到后续的信号处理单元。
二、信号预处理接收到的信号可能会受到噪声、干扰或其他不完美因素的影响，因此需要进行信号预处理。
信号预处理的目的是提高信号的质量和准确性。
常见的信号预处理方法包括滤波、增益控制、噪声消除和时序校正等。
滤波是信号预处理的一种常用方法。
通过滤波可以去除信号中的噪声和干扰，提高信号的清晰度和可辨识度。
常见的滤波方法有低通滤波、高通滤波和带通滤波等。
增益控制是调整信号强度的方法。
通过增益控制可以使信号的强度达到最佳状态，避免信号过强或过弱的问题。
噪声消除是去除信号中噪声成分的方法。
噪声是信号中的不完美因素，可能会干扰信号的质量和准确性。
通过噪声消除可以提高信号的清晰度和准确性。
时序校正是调整信号的时序关系的方法。
在多个接收器同时接收信号时，由于信号传输路径的不同，信号到达各个接收器的时间可能存在微小的差异。
通过时序校正可以使信号的时序关系达到一致，提高信号的同步性和准确性。
三、信号合并经过信号预处理后，接收到的信号可以进行合并。
信号合并是将多个接收器接收到的信号进行综合和整合的过程。
通过信号合并可以提高信号的强度和准确性，增加信号的可靠性和鲁棒性。
常见的信号合并方法有加权平均法、最大比例合并法和最大比例合并法等。
加权平均法是将每个接收器接收到的信号按照一定的权重进行加权平均，得到综合的信号。
最大比例合并法是选择接收到信号强度最大的接收器的信号作为综合的信号。
最大比例合并法是根据接收到信号的强度比例进行综合，提高信号的强度和准确性。
四、信号解调和解码信号合并后，接下来需要进行信号的解调和解码。
信号解调是将调制信号转化为原始信号的过程。
常见的调制方式有频率调制、相位调制和振幅调制等。
通过信号解调可以恢复出原始信号的特征和信息。
相位匹配及实现方法
相位匹配及实现方法实验证明，只有具有特定偏振方向的线偏振光，以某一特定角度入射晶体时，才能获得良好的倍频效果，而以其他角度入射时，则倍频效果很差，甚至完全不出倍频光。
根据倍频转换效率的定义ωω2ηP P =， （15）经理论推导可得2ω222)2/()2/(sin ηE L d k L k L •••∆•∆•∝。
（16） η与L k/2关系曲线见图1。
图中可看出，要获得最大的转换效率，就要使L k/2＝0，L是倍频晶体的通光长度，不等于0，故应k ＝0，即0)n n (422121=-λπ=-=∆ωωk k k ，（17）就是使ωω=2n n ， （18）n ω和n 2ω分别为晶体对基频光和倍频光的折射率。
也就是只有当基频光和倍频光的折射率相等时，才能产生好的倍频效果，式（18）是提高倍频效率的必要条件，称作相位匹配条件。
由于v ω＝c/n ω，v 2ω＝c/n 2ω，v ω和v 2ω分别是基频光和倍频光在晶体中的传播速度。
满足（18）式，就是要求基频光和倍频光在晶体中的传播速度相等。
从这里我们可以清楚地看出，所谓相位匹配条件的物理实质就是使基频光在晶体中沿途各点激发的倍频光传播到出射面时，都具有相同的相位，这样可相互干涉增强，从而达到好的倍频效果。
实现相位匹配条件的方法：由于一般介质存在正常色散效果，即高频光的折射率大于低频光的折射率，如n 2ω―n ω大约为10－2数量级。
k ≠0。
但对于各向同性晶体，由于存在双折射，我们则可利用不同偏振光间的折射率关系，寻找到相位匹配条件，实现k ＝0。
此方法常用于负单轴晶体，下面以负单轴晶体为例说明。
图2中画出了晶体中基频光和倍频光的两种不同偏振态折射率面间的关系。
图中实线球面为基频光折射率面，虚线球面为倍频光折射率面，球面为o 光折射率面，椭球面为e 光折射率面，z 轴为光轴。
图1 倍频效率与L k/2的相对光强-22π π -π L k/2折射率面的定义：从球心引出的每一条矢径到达面上某点的长度，表示晶体以此矢径为波法线方向的光波的折射率大小。
阵列天线相位中心的校准方法及误差分析
阵列天线相位中心的校准方法及误差分析陈曦;傅光;龚书喜;阎亚丽;刘海风【摘要】For calibrating the phase center (PC) of array antennas precisely, a calibration method on the PC of array antennas is proposed. Firstly, the relationship between the phase radiation pattern and the position offset of the array antennas is derived. Secondly, based on the definition of the phase center of the array antennas and the steps of calibration, the precise value of the phase center is calculated by the least square method (LSM). Then, the proposed calibration method is verified by simulation. The error analysis of the simulated results indicates that a wider half power beam width (HPBW) and a higher measurement accuracy can enhance the calibration accuracy of the phase center of array antennas.%为精确标定阵列天线的相位中心,提出一种校准阵列天线相位中心的方法.首先推导出阵列天线相位方向函数与天线位置偏移量的关系式,再根据阵列天线相位中心的定义和校准步骤,运用最小二乘法计算出相位中心的精确值,并对提出的校准方法进行了模拟实验验证.实验证明该校准方法可以有效地计算出阵列天线相位中心的位置.对计算结果的误差分析表明,较宽的阵列天线波束宽度和较高的相位测量精度都可以提高相位中心的校准精度.【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(038)003【总页数】5页(P145-149)【关键词】阵列天线;相位中心;视在相心;校准;误差分析【作者】陈曦;傅光;龚书喜;阎亚丽;刘海风【作者单位】西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,陕西,西安,710071;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,陕西,西安,710071;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,陕西,西安,710071;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,陕西,西安,710071;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,陕西,西安,710071【正文语种】中文【中图分类】TN821阵列天线已经被广泛地应用于各种雷达系统[1].随着对雷达系统的跟踪及定位性能要求的提高,在某些情况下,仅靠主瓣波束的幅度特性来搜索、定位已不能满足精度要求,必须以阵列天线的相位中心为参考基准进行精确定位和测量[2].对于寻找天线相位中心,前人已进行了一些研究并得出一些有效的结论,但大多数都是针对单天线的研究[3-4],如喇叭天线、对数周期天线等,而关于阵列天线相位中心的研究甚少,只有文献[5]稍有提及.在研究对数周期天线的相位中心时,笔者对直线阵相位中心存在的条件进行了研究,得出了一些有意义的结论.笔者将给出阵列天线的相位方向函数与相位中心的关系式,并应用最小二乘法得出一套校准阵列天线相位中心的简便方法.在图1中,阵列天线位于位置1和位置2时,在远场会得到不同的场表达式.若阵列天线的单元特性都相同,阵列在无限远场的电场主极化分量均可表示为其中,C是常数;是阵列单元的加权幅度和相位;是单元的复方向函数,包含幅度和相位信息;波数k==ρq+M.如图1所示,结合表达式(1),位置1和位置2的相位方向函数与天线位置的调整量M满足[6]2π/λ;rq是单元q到远场点的距离,ro 是r方向的单位矢量,uo是电场的主极化方向单位矢量,且有uo·ro=0;ρq是第q个单元在参考坐标系下的位置矢量;Ψ(ro)即阵列天线的相位方向函数.设阵列天线从位置1到位置2的移动量为M,则阵列天线的相位中心是天线上或其周围存在的一个点,该点可使天线远场主瓣半功率波瓣宽度内的相位分布是一个常数.实际上天线的相位分布都不会是一个常数,所以定义一个可使天线远场主瓣半功率波瓣宽度内的相位分布最平坦的点,称该点为视在相位中心,简称视在相心.一个天线不一定有相位中心,但一定可以求出视在相心. 天线位于位置1时,测量得到相位分布Ψ1(ro).将天线阵的几何中心移动M后,再次测量得到的Ψ2(ro)是最平坦的.根据视在相心的定义,式(2)中的Ψ(r)不是常数,但可求出线性最小二乘意义[7]下的最平坦2o值.将式(2)写为其中,ri是主瓣半功率波瓣宽度内的第i个方向的位移矢量,是第i个方向上相位值的偏差量.令求出使ε最小的M值,即得到视在相心所在.在图2所示的直角坐标系下,有M=,则在主平面内,式(4)可写为其中,表示视在相心横向坐标;表示视在相心纵向坐标; 当φ =0°时,tm=xm;当φ=90°时,tm=ym.式(5)两边分别对t、z和C求导,并令其为0,可得如下线性方程组:解该方程组可得到视在相心所在.为了验证上述校准方法的有效性和正确性,在HFSS中分别建立了8元、14元和20元的泰勒分布直线阵进行模拟仿真实验.工作频率均为340MHz,单元为半波振子,单元间距为0.7λ.半波振子的相位中心位于振子的几何中心,阵列模型是理想阵列,不存在各种工程误差,因此,天线阵的相位中心应位于其几何中心.为对计算结果进行比较,实验前有意将几何中心偏离参考系原点,天线位置如图3所示.在初始状态下,阵列天线的几何中心在参考系下的坐标为(-500mm,-500mm),通过上述的校准方法计算出天线位置的调整量,进而移动天线以消除这一偏离量,使得远场相位分布最平坦.在实验中,模拟仿真得到的相位值可以精确到1°×10-15.在实际测量中,由于受测量精度的限制,读数精度有限,因此读数时取精度为0.1°和1°×10-3两种情况来作对比,计算结果记录在表1中.表1中校准误差定义为校准误差越小,校准精度越高.从表1 中的数据可以看出,当相位值的读数精度为0.1°时,阵列单元数较小的阵列校准误差较小.经过计算,3种阵列的横向校准误差都远小于纵向校准误差.当相位值的读数精度为1°×10-3时,3种阵列的校准误差都很小,且相差不多.图4是20元直线阵在校准前和校准后主瓣内相位分布,经校准,主瓣半功率波瓣宽度内相位值的最大最小差仅为0.1°.3.1 横向分量和纵向分量的校准精度在上面的实验中,计算值与理论值并不能完全重合,并且横向和纵向的校准精度差别很大,在此对其进行数学分析.在直角坐标系下,式(2)可表示为其中Ψ1(θ) 是已知量.当相位随角度变化时,式(7)两边对θ求导可得式(8)两边再分别对tm和zm求偏导可得式(9)表明tm和zm对Ψ2(θ)变化量的影响是不一样的.对于主瓣宽度较窄的阵列天线,即θ的取值都较小,tm对Ψ2(θ)变化量的影响要远大于zm对其的影响,即tm 对Ψ2(θ)的变化量是敏感的,而zm相对不敏感;波束宽度越小,这种敏感度的差异越大.因此,对于窄波束的阵列天线,横向分量tm容易确定,而纵向分量zm不易确定;随着波束的展宽,纵向的校准精度会显著提高.3.2 主瓣宽度对校准精度的影响在实验中,不同单元数阵列天线的校准误差差别较大,笔者推断是由主瓣半功率波瓣宽度不同造成的,以下给出分析过程.若在位置1时,阵列的相位中心位于参考系原点,则有Ψ1(θ)=C,式(7)可化为分别考虑 tm及 zm对Ψ2(θ) 相位值的影响,得可知tm主要造成主瓣内相位方向图的倾斜,zm主要造成主瓣内相位方向图的凹凸. 在半功率波束宽度θ3dB范围内,由t和z引起的Ψ(θ)的最大最小值的差Δ可分别表示为因此,可以推导出根据式(13),得出在不同的Δ下tm和zm随θ3dB的变化规律示于图5和图6.Δ与测量精度和读数精度有关.从图5和图6可以看出,当Δ不为零时,求出的相位中心并不是一个确定的点,而是一个范围,定义其为“视在相心区”,只要相位中心的偏差不超出这个范围,都可满足相位值的平坦分布.例如前节实验中的20元直线阵,主瓣宽度为4.56°,若要求Δ≤0.1°,则tm小于3.12mm,zm小于304mm即可.实验中得到的tm和zm均可较好地落入此区域,校准后的相位差也证明了这一点.此外,从图5和图6中还可看出,随着主瓣半功率波瓣宽度的展宽以及Δ减小,视在相心区都会逐渐缩小.可以预见,当Δ趋于0时,这个范围将缩小为一个点,即理想的相位中心.在实际测量中,测量精度是有限的,并且存在测量误差.对于阵列天线的窄波束,相位中心很难惟一确定,但通过文中测量方法得到的相位中心已经可使远场相位分布很平坦.若要提高校准精度,在波束宽度不再改变时,提高测量精度是关键.通过理论推导,笔者提出了一种根据相位测量值校准阵列天线相位中心的方法,并通过仿真实验对该方法进行了验证.实验结果表明,该方法可以有效地计算出相位中心的位置.对实验结果的误差分析表明,阵列天线相位中心的横向分量(tm)比纵向分量(zm)难确定,这主要是由阵列天线的窄波束造成的,但随着主瓣宽度的增加,校准精度会提高,同时,提高测量精度和读数精度也可以提高校准精度.【相关文献】［1］袁宏伟，龚书喜，王文涛.一种分析大型阵列天线散射的新方法［J］. 西安电子科技大学学报，2010，37（1）：113-118. Yuan Hongwei，Gong Shuxi，Wang Wentao.New Method for Analysis of Scattering of the Large Array Antenna ［J］.Journal of Xidian University，2010，37（1）：113-118.［2］尚军平，傅德民，邓颖波. 天线相位中心的精确测量方法研究［J］. 西安电子科技大学学报，2008，35（4）：673-677.Shang Junping，Fu Demin，Deng Yingbo.Research on the Accurate Measurement Method for the Antenna Phase Center ［J］. Journal of Xidian University，2008，35（4）：673-677.［3］Cruz J L，Gimeno B，Navarro E A，et al.The Phase Center Position of a Microstrip Horn Radiating in an Infinite Parallel-Plate Waveguide ［J］.IEEE Trans on AP，1994，42（8）：1185-1188.［4］唐璞，李欣，王建，等. 计算天线相位中心的移动参考点法［J］. 电波科学学报，2005，20（6）：725-728. Tang Pu，Li Xin，Wang Jian，et al.Calculation of Phase Center for the Antenna with the Method of Moving Reference Point ［J］. Chinese Journal of Radio Science，2005，20（6）：725-728.［5］金元松，任晓飞，冀海鸣，等. 对数周期偶极子天线全空间可变相位中心［J］. 电波科学学报，2007，22（2）：229-233. Jin Yuansong，Ren Xiaofei，Ji Haiming，et al.Variable Phase Center of the Log-periodic Dipole Antenna in Full Space ［J］. Chinese Journal of Radio Science，2007，22（2）：229-233.［6］陈曦，傅光，龚书喜，等. 阵列天线相位中心的计算与分析［J］. 电波科学学报，2010，25（2）：330-335. Chen Xi，Fu Guang，Gong Shuxi，et al.Calculation and Analysis of Phase Center on Array Antennas［J］.Chinese Journal of Radio Science，2010，25（2）：330-335.［7］梁昌洪. 从实验数据处理谈起［M］. 西安：西安电子科技大学出版社，1996：18-19.。
阵列天线扫描相位差公式
阵列天线扫描相位差公式
阵列天线是一种由多个天线组成的系统，可以通过调整各个天
线之间的相位差来实现波束的扫描。
波束的扫描是指天线系统能够
改变辐射方向，以便与移动目标进行通信或者跟踪。
在阵列天线中，相位差的调整是通过改变每个天线的驱动信号的相位来实现的。
假设我们有一个包含N个天线的阵列，每个天线的驱动信号的
相位差可以表示为Δφ，那么第i个天线的驱动信号相对于第一个
天线的相位差可以表示为(i-1)Δφ。
这样，对于整个阵列来说，每
个天线的相位差可以表示为：
φi = (i-1)Δφ, i = 1, 2, ..., N.
其中φi表示第i个天线的驱动信号的相位，Δφ表示相邻天
线之间的相位差。
阵列天线的波束指向与相位差之间存在着一定的关系。
波束的
指向可以用波束指向角θ0来表示，而波束指向角与相位差之间的
关系可以由以下公式给出：
sin(θ0) = λ / d (i-1)Δφ。
其中λ表示天线工作的波长，d表示天线间距。
这个公式表明了波束指向角与相位差之间的关系，通过调整相位差，可以实现对波束指向角的控制。
总的来说，阵列天线的扫描相位差公式可以通过每个天线的驱动信号相位差的调整来实现波束的扫描，而波束的指向角与相位差之间存在着一定的关系，可以通过相应的公式来描述。
相位匹配及实现方法
相位匹配及实现方法相位匹配及实现方法实验证明,只有具有特定偏振方向的线偏振光，以某一特定角度入射晶体时，才能获得良好的倍频效果，而以其他角度入射时,则倍频效果很差，甚至完全不出倍频光。
根据倍频转换效率的定义ωω2ηP P =， （15）经理论推导可得2ω222)2/()2/(sin ηE L d k L k L •••∆•∆•∝. （16） η与L ∙∆k/2关系曲线见图1。
图中可看出，要获得最大的转换效率,就要使L ∙∆k/2＝0，L 是倍频晶体的通光长度，不等于0,故应∆k ＝0，即0)n n (422121=-λπ=-=∆ωωk k k , （17）就是使ωω=2n n ， （18）n ω和n 2ω分别为晶体对基频光和倍频光的折射率.也就是只有当基频光和倍频光的折射率相等时，才能产生好的倍频效果，式（18）是提高倍频效率的必要条件，称作相位匹配条件。
由于v ω＝c/n ω，v 2ω＝c/n 2ω，v ω和v 2ω分别是基频光和倍频光在晶体中的传播速度。
满足（18）式,就是要求基频光和倍频光在晶体中的传播速度相等.从这里我们可以清楚地看出，所谓相位匹配条件的物理实质就是使基频光在晶体中沿途各点激发的倍频光传播到出射面时，都具有相同的相位，这样可相互干涉增强，从而达到好的倍频效果。
实现相位匹配条件的方法：由于一般介质存在正常色散效果，即高频光的折射率大于低频光的折射率，如n 2ω―n ω大约为10－2数量级.∆k ≠0。
但对于各向同性晶体，由于存在双折射，我们则可利用不同偏振光间的折射率关系，寻找到相位匹配条件,实现∆k ＝0.此方法常用于负单轴晶体，下面以负单轴晶体为例说明.图2中画出了晶体中基频光和倍频光的两种不同偏振态折射率面间的关系.图中实线球面为基频光折射率面，虚线球面为倍频光折射率面，球面为o 光折射率面，椭球面为e 光折射率面,z 轴为光轴.图1 倍频效率与L ∙∆k/2的关系相对光强-2π 2π π -π L ∙∆k/2折射率面的定义：从球心引出的每一条矢径到达面上某点的长度，表示晶体以此矢径为波法线方向的光波的折射率大小.实现相位匹配条件的方法之一是寻找实面和虚面交点位置，从而得到通过此交点的矢径与光轴的夹角。
阵列信号处理基础教程
阵列信号处理基础教程阵列信号处理是一项重要的数字信号处理技术，用于从多个传感器接收到的信号中提取有用的信息。
阵列信号处理可以用于各种应用，例如无线通信、声学信号处理和雷达系统等。
本文将介绍阵列信号处理的基本概念、技术和应用。
阵列信号处理的主要目标是通过对多个传感器接收到的信号进行处理，从中提取有用的信息。
其中一个常见的任务是估计信号的到达方向。
通过测量信号在不同传感器间的相位差，可以估计信号的波前到达角度。
这种估计可以用于声源定位、雷达目标跟踪等应用中。
在阵列信号处理中，有几种常用的方法用于估计信号的到达方向。
其中一种方法是波束形成技术。
波束形成是一种利用传感器阵列的相干性增强信号的方法，从而提高信号的功率和信噪比。
波束形成通过对传感器接收到的信号进行加权和相干处理，使得来自特定方向的信号在输出中得到增强，而来自其他方向的信号被压制。
另一种常用的方法是空间谱估计技术。
空间谱估计是一种通过对传感器接收到的信号进行功率谱估计从而估计信号的到达方向的方法。
空间谱估计技术包括传统方法如基于协方差矩阵或自相关矩阵的方法，以及现代方法如基于模型的方法或压缩感知方法。
除了信号波前到达角度的估计，阵列信号处理还可以用于其他任务，例如信号分离、自适应滤波和声源增强等。
在信号分离中，阵列信号处理可以通过对传感器接收到的混合信号进行处理，将其分解为原始信号的组合。
自适应滤波是一种利用传感器阵列的几何结构和信号统计性质设计滤波器的方法。
声源增强是一种通过改善信号的信噪比来提高信号质量的方法，从而增强人们对声音的感知。
阵列信号处理在无线通信、声学信号处理和雷达系统等领域都有广泛的应用。
在无线通信中，阵列信号处理可以用于无线通信信道的估计和均衡，以提高通信性能。
在声学信号处理中，阵列信号处理可以用于语音信号的增强和麦克风阵列的防噪声设计。
在雷达系统中，阵列信号处理可以用于目标检测、目标跟踪和成像等任务。
综上所述，阵列信号处理是一项重要的数字信号处理技术，用于从多个传感器接收到的信号中提取有用的信息。
相位匹配及实现方法
相位匹配及实现方法实验证明，只有具有特定偏振方向的线偏振光，以某一特定角度入射晶体时，才能获得良好的倍频效果，而以其他角度入射时，则倍频效果很差，甚至完全不出倍频光。
根据倍频转换效率的定义(15) 经理论推导可得sin~a •从/2)(厶•从/2)‘n与L??k/2关系曲线见图1。
图中可看岀，要获得最大的转换效率，就要使L??k/2 = 0, L是借频晶体的通光长度，不等于0,故应?k=0,即-9-- n - 9- L??k/2園1位翊鴻滋匕T 991r /9M = 2k、_k* =—(n°-n2o) = 0九 | , (17)就是使n°=n2°, (18) 十和n"分别为晶体对基频光和倍频光的折射率。
也就是只有当基频光和倍频光的折射率相等时，才能产生好的借频效果，式(18)是提高倍频效率的必要条件，称作相位匹配条件。
由于Vu. = c/n \ V23 = c/n", v®和v?3分别是基频光和倍频光在晶体中的传播速度。
满足(18)式，就是要求基频光和倍频光在晶体中的传播速度相等。
从这里我们可以清楚地看出，所谓相位匹配条件的物理实质就是使基频光在晶体中沿途各点激发的倍频光传播到出射面时，都具有相同的相位，这样可相互干涉增强，从而达到好的倍频效果。
实现相位匹配条件的方法：由于一般介质存在正常色散效果，即高频光的折射率大于低频光的折射率，如十一寸大约为ICT?数量级。
?k^0o 但对于各向同性晶体，由于存在双折射，我们则可利用不同偏振光间的折射率关系，寻找到相位匹配条件，实现?k = 0o此方法常用于负单轴晶体, 下面以负单轴晶体为例说明。
图2中画出了晶体中基频光和倍频光的两种不同偏振态折射率面间的关系。
图中实线球面为基频光折射率面，虚线球面为倍频光折射率面，球面为。
光折射率面，椭球面为e光折射率面，z(16)轴为光轴。
折射率面的定义：从球心引出的 每一条矢径到达面上某点的长度， 表示晶体以此矢径为波法线方向的 光波的折射率大小。
阵列信号doa算法
阵列信号的DOA（方向角）算法是一种用于估计信号源方位角的方法，主要应用于信号处理和阵列信号处理领域。
这些算法通过分析接收到的阵列信号，利用信号之间的相位差异和幅度差异，来估计信号的来源方向。
以下是一些常见的阵列信号DOA算法：
1. 最大似然估计法（ML）：该方法基于最大似然准则，通过迭代或者优化方法，求解出信号的波达方向（DOA）。
该方法具有较高的估计精度和鲁棒性，但计算复杂度较高。
2. 最小二乘法（LS）：该方法是一种线性估计方法，通过最小化估计结果与真实值之间的误差平方和，求解出信号的波达方向。
该方法计算复杂度较低，但在低信噪比条件下估计性能较差。
3. 特征值法（Eigenvalue）：该方法利用阵列信号的相关矩阵的特征值和特征向量，来求解信号的波达方向。
常见的特征值法包括MUSIC（Multiple Signal Classification）算法和ESPRIT（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）算法等。
这些算法可以在较低信噪比条件下进行高分辨率的波达方向估计，但计算复杂度较高。
4. 统计方法：该方法利用信号的统计特性，通过建立信号模型和假设检验等手段，来估计信号的波达方向。
常见的统计方法
包括最大后验概率估计、贝叶斯估计等。
这些方法可以在复杂环境下进行稳健的波达方向估计，但计算复杂度较高。
以上是一些常见的阵列信号DOA算法，每种算法都有其优点和局限性，在实际应用中需要根据具体需求选择合适的算法。
三元阵的信号相位匹配原理
三元阵的信号相位匹配原理
三元阵的信号相位匹配原理是一种在信号处理领域中的新技术。
该原理基于阵列对准信号波达方向时，不同阵元的接收信号中的期望信号同相，而干扰和随机噪声不同相的假设条件下。
具体来说，如果已知单个传感器的接收信号和背景噪声的幅度谱分布，微弱信号能从信噪比-100dB的强噪声中检测并提取出来。
该技术无需信号和噪声的不相关假设，也无需建立统计模型，只需要信号具有一、二阶矩，并利用三元阵的输出，利用快速傅里叶变换方法就可以确定某一时刻的信号解。
信号相位匹配原理具有无需建立统计模型和无需信号和噪声的不相关假设的优点，同时该技术也具有很好的前景，例如在空间或时间信号的参数估计、相干干扰抵消、抗多途效应和时延估计等方面。
请注意，此原理需要深入研究和实验验证才能应用于实际场景中，而且每个场景的实际情况都可能有所不同，所以具体的实施方案需要根据实际情况进行调整。
空间多路复用 相位
空间多路复用（Space Division Multiplexing，SDM）是一种无线通信技术，通过在空间维度上同时传输多个独立的数据流，从而提高了通信系统的容量和效率。
在空间多路复用中，相位是一个重要的参数。
相位（Phase）是指无线信号的相对偏移或波形的起始点。
在空间多路复用中，通过对不同天线或天线阵列发射的信号赋予不同的相位，实现对空间中不同用户或数据流的分离。
具体而言，对于MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）系统和波束成形（Beamforming）技术，相位起到重要的作用。
MIMO系统：MIMO系统利用多个天线对发送和接收信号，通过在不同天线之间调整相位差，可以在空间上分离并同时传输多个数据流。
通过合理的相位调节，可以最大化信号传输的效率和容量。
波束成形：波束成形利用多个天线阵列发射或接收信号，并通过调整相位来形成一个或多个定向的波束。
通过调整相位差，可以控制信号的辐射方向和波束的形状，从而提高信号的接收和传输质量。
在空间多路复用中，相位调节需要进行严格的设计和控制，以确保不同信号之间的相位差正确地分配和调整。
这需要高精度的信号处理和调制技术，以及合理的天线布局和天线阵列设计。
总的来说，相位在空间多路复用中起到关键作用，通过调整不同信号的相位来实现空间分离和提高信号传输效率。
它是实现高容量、高效率无线通信的重要技术参数。
一种用于阵列测向的多通道幅相误差校正方法
一种用于阵列测向的多通道幅相误差校正方法王纯钢【摘要】在阵列测向研究领域,无论采用何种算法,都有一些假定的理想前提条件,这将不影响算法的正确性验证.但在实际的系统应用中时,这些假定的条件,有的就不再成立,从而使测向算法产生较大的估计误差,甚至失效.提出了一种通道误差校正方法,可对由于各通道在制造时不可避免产生的幅度与相位误差进行校正.仿真结果证明,这种校正方法是有效的.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2013(036)005【总页数】4页(P77-79,120)【关键词】阵列测向;空间谱估计;误差校正【作者】王纯钢【作者单位】中国电子科技集团公司51所,上海201802【正文语种】中文【中图分类】TN971.10 引言不论是哪种空间谱估计算法都是对信号的复值进行处理，由于进入阵列系统的信号电平比较低，所以进行处理前都需要对接收的信号进行放大和Hilbert变换等一系列的处理。
阵列信号处理的物理基础是信号进入接收阵列的各个阵元后，阵元输出的信号之间有严格的相关性。
为此，要求信号进入接收阵列系统后，经过放大和Hilbert变换等处理后得到的复信号也有严格的相关性。
换句话说，要求从阵列接收系统阵元的感应到复信号输出的整个过程中，阵列接收系统的各通道要有严格的相关性。
否则，阵列接收系统的各阵元输出的复信号与信号源到达各阵元的信号复数形式不一样，从而引起最终谱估计有较大的误差，甚至失效。
造成阵列接收系统的各个通道不一致性的因素有：（1）阵列接收通道的放大和变换使其输出的幅度和相位不一致。
其中，影响最大的是本振信号的不一致。
（2）阵列接收系统各个阵元之间的互耦效应。
它不仅影响各个阵元感应电压的幅度和相位，也影响各个阵元的输入阻抗。
而且，这种影响和信号源的频率有密切的关系。
（3）馈线的长度效应与接收机输入阻抗的不一致性。
它也与频率有密切的关系。
（4）接收阵元物理位置和结构的不一致性。
它们也是频率的函数。
组合相位设计方法
组合相位设计方法是一种用于信号处理和通信领域的算法，它通过组合多个相位来设计信号，以达到特定的性能指标。
下面是一种组合相位设计方法的步骤：
1. 确定相位组合的种类和数量：根据具体的应用场景和需求，确定需要使用的相位组合的种类和数量。
2. 计算每个相位组合的幅度和相位：根据所选的相位组合，使用适当的公式或算法计算每个相位组合的幅度和相位。
3. 优化相位组合的排列：根据具体的应用场景和性能指标，对相位组合的排列进行优化，以获得最佳的性能。
4. 生成信号：将计算得到的幅度和相位应用于信号生成算法，生成所需的信号。
需要注意的是，组合相位设计方法的具体实现可能会因应用场景和需求的不同而有所差异。
此外，该方法还需要考虑到信号的频谱、带宽、噪声等因素的影响，以确保设计的信号能够满足实际应用的需求。
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第7 C卷
其效果并不理想 I 下面推导的基于最小 均匀线列阵 )
! 多元阵的信号相位匹配原理
! " # 三子阵的信号相位匹配原理 则基阵 接 收信 号 设基阵有 $% $&’ (个阵元 ) 的频域形式为 * % , (. / % , (0 1 2% , ( 1 3 05 % , ( + + + .6 ) 7 ) 8) $ % 6 9 ( 将 $ 个阵元依次分成三个相互重叠的子阵 ) 每 个子阵由 $ : 7个阵元组成 ) 即三个子阵分别由阵 元% 和% 对 6 ;$: 7 ( < % 7 ;$: 6 ( = ; $(组成 ) 每 个 子 阵的阵元输出 直 接 求 和 % 相当于在子阵法线 方向上使用均匀加权的波束输出 ( 得 *% , (. % $:7 (@ / % , (0 1 2% , ( 1@
A B I @ ? # A B (C D # A B (E F# A B (G H @
算法简单 " 可适合于任意阵形 , 但当期望信号与干扰 噪 声 相 关 时" 自适应波束形成器的性能将严重下
3 " 6 8 降7 自适应 , 此外对于在空间快速移动的干扰源 "
波束形成器受到收敛速度的限制而不能有效地消除 干扰 , 文献7 提出的利用信号相位匹配原理的相干 $ 8 干扰抵消方法可以消除未知方向的相干及非相干干 扰并且不受收敛速度的限制 , 然而由于随机噪声的 存在" 使得信号 相 位 匹 配 原 理 完 全 抵 消 干 扰 的 条 件 不 能满足 " 导致 其 抵 消 干 扰 的 效 果 受 随 机 噪 声 的 影 响很大 " 所以该方法对信噪比的要求较高 # 尽管信号
% J ( % K (
# $’ ! / ! 0 @ A B 此时期望信号的解为 C
% A (
8 9 % 2 ($ < =% 2 ($
/ / / / @ D& % 5 7/5 &5 7’5 ( B E& @ F& % 5 705 &5 7’5 ( B G / % H E& IG ( / / / / @ F& % 5 705 &5 7’5 ( B H& @ D& % 5 7/5 &5 7’5 ( B I / % H E& IG (
L M N 干扰起伏的影响 若 各 阵 元 接 收 到 的 干 扰 谱 幅 度 不 相 同! 则各阵 元接收到的频域形式应为
3 4 " # 6 % 3 4 ($ 2 % 3 4 (; 5 7# % 3 4 ( 5 9 #
D E& F G 8 9 % 2 ($ / % H E& G I( < =% 2 ($ F H& D I / % H E& G I(
# $’ ! / ! 0 % ’ / ( 式中 !T 为叠 加在 第 个阵 元上 的 随 机 噪 声 的 % 3 4 ( # # 谱1 令
3 4 " 3 4 " # # 5 7U % 3 4 ( 5 9 $5 7% 3 4 ( 5 9 ;T % 3 4 ( # #
U
# $’ ! / ! 0 则% 式可表示为 ’ / (
7 % " ’ 8
而常规基阵的阵元数通常多于三个 " 实际中的应用 ,
阵增益及指向性 " 并能有效地抑制主瓣以外的干扰 , 因此 " 人们总希 望 基 阵 形 成 的 波 束 具 有 尖 锐 的 指 向 性及高的阵增益 , 对于常规的波束形成技术 " 尖锐的 指向性及高的阵增益就意味着增加基阵孔径及阵元 数" 但是这往往 受 到 空 间 采 样 定 理 及 实 际 条 件 的 限
多元阵列的信号相位匹配法
朱维杰 "孙进才
西北工业大学 航海工程学院 "陕西 西安 # $ % & & $ ’ (
!
摘 要) 首先分析了三元阵的信号相位匹配原理抵消相干干扰的性能 " 指出三个阵元接收干扰谱幅 度 的不一致性 将严重影 响 该 方 法 的 性 能 * 接 着 将 基 阵 接 收 的 随 机 噪 声 等 效 为 干 扰 频 谱 的 起 伏" 因 此" 抑制随机噪声可以提高抵消相干干扰的性能 * 最后根据通常基阵的阵元都大于三的这一实际情 况" 提出两种充分利用基阵冗余阵元来减小随机噪声影响 + 提高 抵消 干扰性 能的方 法 ) 三子阵 法和 最小二乘法 , 仿真结果证明了该方法的有效性 , 关 键 词) 干扰抵消 " 最小二乘 " 三子阵 " 信号相位匹配原理 文献标识码 ) 1 文章编号 ) % & & & 2 ’ $ 3 4 # ’ & & ’ ( & 5 2 & 6 5 ’ 2 & 3 干扰比可以很低 ( 这将限制三元阵信号匹配原理在 " 利用这些多余的阵元可以提高信号相位匹配法的性 能" 降低对信噪比的要求 , 本文提出利用三子阵的波束输出代替三元阵的 阵元 输出的 信号 相 位 匹 配 原 理 " 以及利用最小二乘 法求解信号相位匹配方程组的方法可以降低随机噪 声的影响 " 提高抵消相干干扰的性能 ,
/ / D$ 5 6 5& 5 6 5 F$ 5 6 5 &5 6 5 / ’ 0 ’ 式% 和% 就是信号相位匹配原理抵消干扰估 J ( K (
计期望信号的求解公式 1 使用该原理精确估计期望 信号要求各阵元接收到的期望信号同相而干扰不同 相! 接收到的干扰谱幅度一致 1
L 干扰谱幅度不一致的影响
到 $ : 6个线性方程 ) 即 7 Y 3 % * ( Y 3 % / (0 7 Z [% * ( Z [% / ( ? 06: * ? ? 06: * ?
7 7 1 :1 * 1 0\ ?. 6 ) 7 ) 8) $:6 .1 * ? 06 ? ?
% 7 C (
7 7
式中 )\ 2? 1: 1 2? 0 5 1 ?. 6 ) ?. 1 060 5 ? 06 ? 7 ) 8) $:6 I 与原三元阵的线性方 程组 相比 ) 方 程组 % 7 C (中 多了一项 \ 该项可以看作是扰动项 I 由于随机干扰 ) ? 的存在 ) 因此方程组 % \ ) 7 C (是一组矛 ? 一般不等于 C 盾方程 ) 由此求解期望信号是有误差的 I 利用最小二 乘法 求解 方 程 组 % 可以使期望信号解的误差在 7 C ( ) 均方意义下最小 I 将方程组 % 7 C (写成矩阵的形式 ]@ ^. _0 ‘ 式中 3 % * ( b Y 7: * 6 ]. 7@ Y 3 % * ( =: * 7 a Z [% * (d 7: * 6 Z [% * ( =: * 7 a
; 8 : 三元阵信号相位匹配原理 7
中图分类号 ) % % 0 $ ./
信号处理的主要目的就是从含有噪声及干扰的 而干扰的存在将严重地影响 数 据中提取有用 信 息 " 信号处理器的性能 , 通常 " 根据干扰的存在形式将其 分为时域干扰和空域干扰 , 滤波是处理时域形式干 扰的有效手段 , 而对于空间干扰 " 其处理方法主要是 空 间 域 的 滤 波" 即所谓波束形成技术 对于窄带 " 情况" 它可以通 过 移 相 技 术 使 信 号 相 干 求 和 而 获 得
3 4 " # 6 % 3 4 ($ 2 % 3 4 (; 5 7U % 3 4 ( 5 9 # #
U
% ’ 0 (
% ’ S ( R < =% 2 ($
/ / / / % 5 7’5 &5 705 ( H& % 5 7’5 &5 7/5 ( I / % H E& IG (
# $’ ! / ! 0 % ’ > ( 式% 与式 % 具有相同的形式 ! 因此在阵元上叠加 ’ > ( A ( 的随机噪声可以等效为干扰谱幅度的 起伏 1 由 / M ’ 节的 分析可 知 ! 干扰谱幅度的起伏将会引起估计期 望信号 的误 差 ! 且误差随着干扰谱幅度起伏程度的 加大而迅速增加 1 所以利用信号相位匹配原理抵消 通常要求大于 / 这将限制三元阵的信号相位 SV ! W 匹配原理在实际中的应用 1 然而实际的基阵的阵元 数 通常 大于三 个 ! 信号相位匹配原理只利用三个阵 元! 因此可以将信号相位匹配的原理加以推广 ! 使其 充分利用基阵的所有阵元来提高抵消干扰的性能 1
/ / $5 6 5 &5 6 5 :$ / ! 0 % > ( : ’ 式中 ! 8 9 % ? (和 < =% ? (分别表示取实部和取虚部 1 A B 求解方程组 % 可得期望信号为 @ > ( ! C
式中 E$ < =% 6 ( 0& 6 ’ H$ 8 9 % 6 ( /& 6 ’
/ /
G$ < =% 6 ( /& 6 ’ I$ 8 9 % 6 ( 0& 6 ’
9 " 5 8 制 , 自适应波束形成技术 7 可以有效地抑制干扰 "