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1、增大圆半径r时的几种天线阵设置（二维测向）注：在进行二维测向时，不考虑辐射源与阵列轴夹角为零的情况。故认为下面，且。一系统采用的平面5元阵的测向模糊分析对于平面圆周5元阵、平面任意5元垂直阵的测角模糊分析，可参见文档“空间谱估计无模糊测向的天线阵设置(二维测向)”。由于系统采用的平面圆周5元垂直阵存在测向模糊，测向性能也远不能满足要求，而且圆半径为r=37.5时天线阵空间中已无法再添加天线，所以只能增大圆半径r进行阵列设置，以改进测向性能。二第一种设置方法：增大r，使5元阵不对称分布增大r，5元阵不对称分布的图形如下：1圆半径r需要满足条件：当dd=35mm，oo=2.5mm（此时A3、A5边
2、缘相接），r2=37.42mm r，A5几乎没有移动；故至少有 （1）r不能增加太大，使。由于r3dd，则r2dd；所以参考天线A5向左移动后只要保证r3dd就可以。2r增加后，测向无模糊时对r2、r4要求如图参考阵元A5位于坐标原点，阵元Ai的极坐标为，设oox，则。相应的直角坐标为。根据方向估计模糊的原因推出： （5） (2)其中的整数。整理上式得：当时，由于Ki是满足 i=l，2，5的整数，因此Ki只能取0值，显然当且仅当时方程组成立，不存在测向模糊。当时， r2kr4，则若K2、K4非零，有K2kK4，矛盾；若K2=K4=0，则当r1是r3的整数倍，方程组存在有的解，则在方向上存在测向
3、模糊；r1不是r3的整数倍，则有K1=K3=0和，方程组当且仅当时成立，不存在测向模糊。 r1kr3，则若K1、K3非零，有K1kK3，矛盾；若K1=K3=0，则当r2是r4的整数倍，方程组存在有的解，则在方向上存在测向模糊；r2不是r4的整数倍，则有K2=K4=0和，方程组当且仅当时成立，不存在测向模糊。所以，当时若r1不是r3的整数倍，同时r2不是r4的整数倍，即r1kr3、r2kr4，平面任意五元垂直阵不存在二维测向模糊，反之若r1kr3或者r2kr4则存在二维测向模糊。结论： r增加后有；为了使5元垂直不对称阵列不存在二维测向模糊，应尽量满足r1kr3、r2kr4，而且使r1、r3之间
4、，r2、r4之间的差值尽量大一些。否则相距太近也会出现模糊。三第二种设置方法: 原平面5元阵对称分布，增大r，在圆周上添加天线的天线阵列1.要在圆周上添加天线，圆半径r需要满足的条件下图为系统采用的5元圆周垂直阵。为了能够在圆周上添加天线，需要满足条件： （1）那么内圈圆的半径r有 （2）其中dd为天线的直径。当dd=35mm，则 （3）2使r增加到r45mm，添加的天线A6与X轴的夹角需要满足的条件假设在圆周上添加了一个天线，阵列图形如下:添加的天线A6其极坐标为。为了使A6能够加进去，则需满足：第一象限： 第二象限：第三象限： 第四象限：则在各个象限的角度范围为：参考阵元A5位于坐标原点，
5、则阵元Ai的极坐标为，。由式 （6） (4)其中的整数，进行整理得：当时，由于Ki是满足 i=1，2，6的整数，因此Ki只能取0值，显然；当且仅当时方程组成立，不存在测向模糊。当时，分为以下三种情况：I.当K10，有；若，即，方程组有解。对于不同的值，在不同的角度处存在二维测向模糊。II.当K20，有；若，即，方程组有解。对于不同的值，在不同的角度处存在二维测向模糊。III.当K60，有；若，即，方程组化为有非全零的解。对于不同的值，在不同的角度处存在二维测向模糊。所以，为了使添加天线后的阵列不存在二维测向模糊，添加的天线A6与X轴的夹角应该满足：结论： r增加后有；可把天线A6放置在第一象限
6、，其与x轴的夹角需满足，且。四第三种设置方法: 原平面5元阵不对称分布，增大r，在圆周上添加天线的天线阵列优于前两种平面阵设在第一象限添加天线A6后的阵列图形如下：1为了能够在圆周上添加天线A6，圆半径r需要满足条件：当dd=35mm，oo=2.5mm（此时A3、A5边缘相接），r2=37.42mm r，A5几乎没有移动；故至少有 （1）r不能增加太大，使。由于r3dd，那么r2dd。参考天线A5移动后只要使r3dd就可以。2r增加后，天线A2、A6与X轴的夹角需要满足的条件A6与X轴的夹角需要满足 （2）A2与X轴的夹角需要满足 参（参考天线A5移动后只要使r3dd，该条件就成立）测向无模糊
7、时的要求以参考阵元A5为坐标原点，则阵元Ai的极坐标为，。r1r6，设oox，则其中是A6在原坐标系中的坐标.相应的直角坐标为 （3）根据方向估计模糊的原因-（指任意方位角）推出式（6） (4)其中的整数，进行整理得：当时，由于Ki是满足 i=1，2，6的整数，因此Ki只能取0值，显然；当且仅当时方程组成立，不存在测向模糊。当时，（k为整数） r2kr4，则若K2、K4非零，有K2kK4，矛盾；若K2=K4=0，则当r1是r3的整数倍，方程组存在有时的解，则在方向上存在测向模糊；r1不是r3的整数倍，则有K1=K3=K6=0和，方程组当且仅当时成立，不存在测向模糊。 r1kr3，则若K1、K3
8、非零，有K1kK3，矛盾；若K1=K3=0，则当r2是r4的整数倍，方程组存在有时的解，则在方向上存在测向模糊；r2不是r4的整数倍，则有K2=K4=K6=0和，方程组当且仅当时成立，不存在测向模糊。所以，当时若r1不是r3的整数倍，同时r2不是r4的整数倍，即r1kr3、r2kr4，平面任意五元垂直阵不存在二维测向模糊，反之若r1kr3或者r2kr4则存在二维测向模糊。结论： r增加后有；天线A6放置在第一象限，其与x轴的夹角需满足。为了使添加天线后的6元非对称阵不存在二维测向模糊，应尽量满足r1kr3、r2kr4，而且使r1、r3之间，r2、r4之间的差值尽量大一些。否则相距太近也会出现模
9、糊。五三种平面阵列的测向比较第三种设置方法设置的平面6元阵最优1采用三种阵列对三个信源的测向图形比较无通道误差共同的仿真条件：SNR=20dB，Sample=256，第一种阵列：r=45mm，第二种阵列：r=47.5mm，第三种阵列：r=45mm， 第一种阵列第二种阵列第三种阵列比较：从谱图中看出，第三种阵列效果最好，第二种次之，第一种再次之；且第三种圆阵列半径r增大的程度没有第二种大。故可优先采用第二种阵列。2采用三种阵列对四个信源的测向图形比较无通道误差共同的仿真条件：SNR=20dB，Sample=256，第一种阵列：r=45mm，第二种阵列：r=47.5mm，第三种阵列：r=45mm，
10、 第一种阵列第二种阵列第三种阵列比较：第一种阵列无法测4个源，第二种、第三种可以，且第三种性能优于第二种。六第四种设置方法：在第三种阵列基础上作改进，使A6突起，成为立体阵立体阵2，r2=r4此时的阵列图形如下：左为立体图，右为A6投影后的平面图为天线A6以0为原点的直角坐标，为A6在xoy平面上的投影，位于第一象限。设00x，c为常数，则阵列的直角坐标表示为：，其中设A6所在平面圆的半径为r6，则。有下述三种立体阵：立体阵1.r不变，r=37.5mm，令x0，阵列坐标为立体阵2.r增大，有，A5左移使r3dd，阵列坐标为，其中立体阵3.r增大，有，A5左移使r3dd，阵列坐标为，其中立体阵1
11、x=0；立体阵2，r2=r4；立体阵3，相应的谱图见文件夹“增大r的天线阵设置”中的立体阵图形。比较：立体阵1测4个源不好，立体阵2、3优于1，二者效果差不多。七结合平面阵3和立体阵2或3，平面设置平面阵3、上方再添加一天线，成7元立体阵A6投影在第四象限，A7位于第一象限，r2 = r4-效果最好第五种阵列空间坐标图第四（或一）象限加天线A7，平面阵上面加A6，投影在第一(或四)象限，成为立体7元阵根据上面的分析可知，需要设置的条件有：圆半径r需增大到；A7与X轴的夹角需要满足 设A5左移使r3dd，00=x，A7位于第一象限，天线A7的坐标为：；A7位于第四象限，天线A7的坐标为：；设A6
12、所在平面圆的半径为r6，投影在第一象限A6的坐标为：；投影在第四象限，A6的坐标为：阵列直角坐标为，其中此时有四种阵列设置：A6投影在第一象限，A7位于第一象限 A6投影在第一象限，A7位于第四象限 A6投影在第四象限，A7位于第一象限 A6投影在第四象限，A7位于第四象限每种设置对应两种情况：。这些阵列设置效果差不多，考虑到空间和互耦的问题，使A6的投影与A7处于不同的象限，选择的阵列是：A6投影在第四象限，A7位于第一象限，r2 = r4。采用该阵列后，考虑通道幅相误差的影响。在同一个通道幅相误差处，进行10次MonteCarlo仿真，每次变化；求多次仿真测向的均值和标准差。数据如下表所示
13、：，从表中可以看出：同时测方位和俯仰角，能够容忍的通道幅相误差为15dB、10。 均值E标准差平均值1.5 8 -198 4.9 25.210 29.6 50.41 04 0304 03 0900851.5 10-206 5.1 25.199 30 50.11.6 08 0405 06 0900941.5 15-191 4.7 249102 297 50115 08 0403 06 0700832 10-192 5.2 25210.4 30.3 50525 1.1 0605 09 1.10128在已确定的场地上，采用多种手段查明场地工程地质条件；采用综合评价方法，对场地和地基稳定性做出结论；对不良地质作用和特殊性岩土的防治、地基基础形式、埋深、地基处理等方案的选型提出建议；提供设计、施工所需的岩土工程资料和参数。
