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1、(word完整版)圆环阵列天线的自适应抗干扰技术摘要本文主要介绍了圆环阵列的自适应抗干扰技术，圆环阵列广泛应用于无线电测向、雷达、卫星导航、地下探测以及其他系统中，因为卫星导航系统要求有很强的抗干扰能力,所以当圆环阵列应用于卫星导航系统中时其自适应抗干扰的能力便十分重要。本文从选题背景和圆环阵列入手，分析了圆环阵的特点，分析了圆环阵列天线所用到的基本理论。对自适应抗干扰的原理进行了系统的论述,对波达方向(DOA）经典算法（MUSIC算法）进行了研究和论述，全面阐述了各种自适应抗干扰优化的准则，对天线的自适应控制进行说明和阐述，确立了以（线性约束性最小方差）LCMV为准则的天线调零算法，并将这种
2、算法应用于圆环阵列。最后借助MATLAB软件对LCMV算法和波达方向经典算法（MUSIC算法）进行了仿真，并对圆环阵列进行了优化,验证了算法的有效性。关键词:圆环阵 自适应零点抗干扰 波达方向 LCMV算法 MUSIC算法ABSTRACTThis article mainly introduced the circle array adaptive antiinterference techniques, circle array is widely used in radio ew, radar and satellite navigation， underground detection
3、and other systems, because satellite navigation system requirements have strong anti-interference ability, so when circle array when applied to satellite navigation system of the adaptive antiinterference ability is crucial。In this paper, the research background and the ring array, analyzes the char
4、acteristics of ring array， analysis of ring array antenna used in the basic theory。 The principle of adaptive anti-jamming systems were discussed， on the direction of arrival (DOA） classical algorithm （MUSIC algorithm) were studied and discussed， a comprehensive exposition of the various criteria fo
5、r optimal adaptive immunity， the adaptive antenna Control are explained and elaborated, established the (linearly constrained minimum variance） LCMV zero antenna as the standard algorithm, and this algorithm is applied to ring array. Finally， LCMV algorithm using MATLAB software and classic algorith
6、ms of DOA （MUSIC algorithm) were simulated， and the ring array is optimized to verify the validity of the algorithm.Key words： circular array antijamming antenna array direction of arrival （DOA) LCMV algorithm MUSIC algorithm目录第一章 绪论11。1选题背景11。2 国内外研究状况21。3 主要内容与工作安排3第二章 圆环阵列基本理论52.1圆环阵列基本方程52。2 圆阵参
7、数对阵列影响82.2.1电尺寸（单元间距)82。2.2阵元数N的影响92。2。3添加中心电流源112.3 圆阵的相位模激励11第三章 均匀圆阵波达方向估计153。1 波达方向估计算法153。2 经典MUSIC算法仿真183.2。1 三维圆阵MUSIC仿真183。2。2 电尺寸对算法影响19第四章 自适应调零天线技术214.1 自适应滤波原理214.2 自适应天线阵原理214.3 自适应抗干扰流程224。4 最佳优化准则244.4。1 最小均方差准则（MMSE）244.4.2 最小二乘准则（LS)254.4。3 线性约束最小方差准则(LCMV)264。5 基于约束性最小方差准则的调零算法的仿真2
8、74。6 功率逆置算法29第五章 自适应调零圆阵335.1 多信号单个干扰源情况335。2 单信号多干扰源情况355.3 多信号多干扰情况375.4 圆阵参数对算法性能影响385。3。1 阵元数N的影响385.3。2 电尺寸（半径波长比）影响395.4 小结40第六章 全文总结41结束语43致谢45参考文献47第一章 绪论1。1选题背景均匀圆阵由均匀分布在一个圆周上或多个同心圆上的天线单元构成。与线阵相比，圆阵列有着更加优越的性能，它能提供俯仰角的估计；可以实现全向扫描，能通过循环移动阵列激励，简单灵活的操纵波束方位，因此,均匀圆阵列有着广泛的应用前景。比如卫星导航系统（全球定位系统GPS）。
9、全球定位系统是美国国防部出于军事目的于20世纪70年代开始研制的星基无线电导航定位系统，该系统能够提供精确的三维坐标、速度和时间信息。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，是目前世界上最先进、应用最广泛的卫星导航定位系统1。GPS技术在军事领域得到了全方位的应用，它从根本上上解决了空中、陆地和海上各种运行平台的定位和导航问题。目前，大量GPS用户设备已应用于舰艇、战车、飞机的导航；应用于战术导弹、战略导弹的试验、测控与制导：应用于各种卫星测控等军事领域。未来战争的形态将是高科技的“数字化战争，而先进的导航定位技术是“数字战争”的重要保证。因此GPS技术的发展和军事应用已经引起了各国的普遍关注.
10、在民用领域中,GPS的发展势头也很迅猛.一些权威人士己经预言未来15年内GPS与互连网结合,GPS与移动通信结合以及当前己有相当发展的GPS与交通管理的结合（如GPS汽车导航定位)将成为最抢眼的经济增长点2.我国在上个世纪80年代中期开始引进GPS接收机，目前在车辆调度、道路桥梁规划、建筑物变形监测、航空航天、军事等领域都发挥了它精准的测量定位作用。由此可见，全球位系统无论在民用领域还是在军事领域都产生了巨大的效益3.GPS技术正日益应用到各个领域，但是随着应用的普及,一些GPS自身存在的问题也逐渐暴露出来，比如因为GPS卫星处于离地球表面20200Km的圆形轨道上，卫星发射功率不可能很大，其
11、信号传播到地球表面时必然是微弱的，加上国际电信联盟对其到达地面时的功率通量密度做了严格的限制以避免对其它系统产生干扰,所以GPS卫星信号功率电平很低，容易受到各种类型射频干扰的影响4。无论对于无意干扰还是人为干扰，GPS都很敏感,这使得GPS的精确程度受到了一定条件的限制。因此如何提升GPS的抗干扰能力成为一个迫切需要解决的重要问题。所以研究圆环阵列的自适应抗干扰技术变十分重要。1.2 国内外研究状况现代雷达、无线电通讯、地震检测等诸多系统所处的电磁环境日趋复杂，电子对抗、无线电干扰和杂波会极大减弱系统的接收期望信号，直接影响着通信接收的质量。如何快速、有效地抑制或消除干扰,提高天线接收信号的
12、效能,已成为天线设计与应用的一项重要课题。使天线远区方向图在指定的方向上产生零点，就是一种有效抑制来自该方向干扰的方法。自适应零点形成是指在给定方向上形成主波束以接收有用信号，而在干扰方向上实时形成零陷以抑制干扰信号。这是一个多通道的阵列信号处理过程,其既不同于时域处理也不同于频域处理，而是一个空域滤波过程。通过选取合适的自适应算法，就可以接收有用信号,抑制多个干扰，使得系统输出的信噪比最大，从而提高系统的检测性能。自适应天线是一种依据所处的外界信号环境，通过自动调整各个阵元的加权因子，来控制其方向图的天线系统。自适应波束形成是通过不同的准则来确定自适应权，利用不同的自适应算法来实现的。主要的
13、准则有：最小均方误差（MMSE）准则、最小二乘（LS）准则、线性约束最小方差(LCMV）准则。利用阵列信号处理技术估计空间信源三维参数（频率、方位及俯仰)是现代电子战中的一个重要研究方向。到达角估计也已被广泛应用于多种领域，现已成为阵列雷达无源探测和智能天线空分多址等热点领域中的关键技术。在军事方面，空间测向技术能对目标实行准确的定位、跟踪、侦察，提高作战效能；民用方面，在通信领域,智能天线系统利用阵列天线和阵列信号处理技术将通信资源由传统的频域、时域扩展到空间域，利用移动用户的空间方位信息提高移动通信系统的传输质量及系统容量。传统波达方向估计方法，阵列的角分辨率受瑞利限的限制，即瑞利限以内的
14、空间目标是不可分辨的。超分辨波达方向估计方法则可突破瑞利限的限制，得到高的角度分辨率,近年提出多种方法，包括：线性预测法,Capon型方法,参数模型化方法等。其中以MUSIC、ESPRIT算法为代表的信号子空间方法的研究取得了很大进展。阵列方向图特性跟阵列的选择有很大关系，相对于目前研究的最充分的均匀线性阵列，均匀圆形阵列有着许多优点。（1)在阵列雷达、无线通信、无线电检测以及其他许多应用中,需要天线阵列具有在水平面内进行360扫描的能力，虽然直线阵中有一小部分可以做这样的扫描，但它们的增益和方向图等特性随扫描角的不同而改变，这限制了它们的实际应用。与之相比，圆形阵列具有波束和“零点”可全方向
15、操纵的特性,所以对于有源干扰的抑制方法主要有方向图零点综合和数字波束形成技术；（2)圆形天线由均匀分布在圆周上或多个同心圆上的天线单元构成。由于其内在的圆周旋转对称性，它只需轮换各单元的加权矢量就可以使波束在平面内均匀地扫描；（3)相对于二维平面阵，圆阵形成的波束赋形虽然不如二维平面阵，但所需天线单元少，所占空间小，数据量也少,且任何方向上天线口径相同和不易产生侧向模糊等优点；（4）便于小型化与移动载体共形，有利于进行侦察;（5)它还可以克服直线阵的其它一些固有缺点，诸如：天线单元之间互耦效应不平衡,难以实现宽角扫描匹配、尺寸较大等。1.3 主要内容与工作安排本文首先对多种圆环阵进行了研究。由于圆环阵固有的圆对称性，阵列的全向性好，在360度方位面上能形成无方向性方向图，而在俯仰方向上也有较理想的方向特性，此外由于圆形阵列天线具有远场模式与频率无关的特点，故可以采用宽带、超宽带发射信号,获得高距离分辨率。为改善方向图特性，本文研究了圆形阵列参数对性能的影响,改善了方向图副瓣和零点特性。同时本文介绍了波达方向(DOA）估计的基本理论和算法，然后介绍了空间波束形成原理和自适应波束形成的不同准则，最后通过线性约束最小方差准则确定自适应算法,再通过圆阵和自适应算法的相结合进行仿真优化。第一章为绪论,首先简要介绍本文的选题背景,对本文用到基本知识等进行了
