第２６卷第５期 ２００７年１０月 辽宁工学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．２０ｏ７
智能天线技术及其应用
谢先斌，赵光，樊爱龙，唐永锋 （辽宁工业大学信息科学与工程学院，辽宁锦卅Ｉ １２１００１） 摘要：在分析了智能天线的特点的基础上，对智能天线中所涉及的理论方法进行了深入探讨。根据天线波 束处理和形成方式的不同，详细介绍了智能天线的体系结构和分类，具体阐述了实现智能天线技术中所采用的算 法，并根据算法的运算性能、测量要求等不同点，给出了相应的优选策略，最后对智能天线的应用现状和发展前 景进行了总结和展望。 ． 关键词：加权矢量；自适应滤波：智能天线；多波束 中图分类号：ＴＮ８２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５．１０９０（２００７）Ｏ５．０３０２．０３ Ｓｍａｒｔ Ａｎｔｅｎｎａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ＸＩＥ Ｘｉａｎ—ｂｉｎ，ＺＨＡＯ Ｇｕａｎｇ，ＦＡＮ Ａｉ—ｌｏｎｇ，ＴＡＮＧ Ｙｏｎｇ－ｆｅｎｇ （Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１．Ｃｈｍａ）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｅｉｇｈｔ ｖｅｃｔｏｒ；ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｉｌｔｅｒ；ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ；ｍｕｌｔｉ—ｂｅａｍ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ，ｄｅｔａｉｌｅｄ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｂｏｕｔ ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ，Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ａｎｔｅｎｎａ ｂｅａｍ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｒｍｉｎｇ，ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ’ｓ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｉｎｇ ｔｈｅ ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｗａｓ ａｌｓｏ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｅｘｐｅｃｔｅｄ． 智能天线ＩＪ】原名自适应天线阵列（ＡＡＡ， ａｄａｐｔｉｖｅ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ）。最初的智能天线技术主要 用于雷达、抗干扰通信、定位及军事通信方面等， 完成空间滤波和定位功能。近年来，随着移动通信 的发展以及对移动通信电波传播、组网技术、天线 理论等方面研究的逐渐深入，同时在现代数字信号 处理技术迅速发展的情况下，数字信号处理芯片处 理能力不断提高，利用数字技术在基带形成天线波 束成为可能，提高了天线系统的可靠性与灵活程 度。智能天线技术因此用于具有复杂电波传播环境 的移动通信。此外，随着移动通信用户数迅速增长 和人们对通话质量要求的不断提高，要求移动通信
第３６卷第３期 ２００２年３月 西安交通大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩ ＡＮ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＶｏＬ ３６№３ Ｍａｒ．２００２
文章编号ｔＯ２５３—９８７Ｘ（２００２）０３—０３１８—０４
人工智能技术在仪器与测量中的应用
王毅，侯雄坡，钟国辉 （西安变通大学环境与化学工程学院，７１００４９，西安） 摘要：分析了与人工智能技术相关的人工神经网络和模糊逻辑的基本要领和重要方法，根据传感 器增强、数据融合和系统辩识、控制等相关领域的几个成功案例，分析了它们的技术优越性和可行 性，并展示了人工智能技术在仪器和测量中的应用前景． 关键词：仪器；测量；神经网络；模糊控制；信息融合 中国分类号：ＴＰ２７４．５文献标识码：Ａ
Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
Ｗａｎｇ Ｙｉ，ＨｏｕＸｉｏｎｇｐｏ，ＺｈｏｎｇＧｕｏｈｕｌ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ‘ａｎ Ｊｉａｏｔｏｒｔｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ！Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ（Ｉ Ｍ）ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａ— ｔｉｏｎｓ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉ＆Ｍ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｆｉｅｌｄ ｂｕｓ ａｎｄ ｖｉｒｔｕａ１ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａｎ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ（ＡＩ） ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ Ｉ８Ｌ￣Ｌ Ｔｈｅ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｉｄｅａｓ ａｎｄ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｔｏ ａｒｔｉｆｉｃｉａ１ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ （ＡＮＮ）ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｅｖｅｒａｌ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｃａｓｅｓ ａｐｐｌｙｉｎｇ ＡＮＮ ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃ ｔｏ Ｉ＆Ｍ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｓｅｎｓｏｒ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ．ｄａｔａ ｆｕｓｉｏｎ．ｓｙｓｔｅｍ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏ１ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Ａｎｄ ｔｈｅ ａｔｔｒａｃｔｉｖｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＡＮＮ ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃ ａｒｅ ｔｈｕｓ ｉｌｌｕｓｔｒａ－ ｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ．ａ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ＡＩ ｆ０ｒ Ｉ＆Ｍ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ；￣ｇａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ＡＮＮ；ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｕｓｉｏｎ
智能天线技术原理及其应用
一、智能天线技术的原理
智能天线原名自适应天线阵列(AAA,Adaptive Antenna Ar-ray)。最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、抗干扰通信等，用来完成空间滤波和定位，后来被引入移动通信系统中。智能天线通常包括波束转换智能天线(Switched Beam
Antenna)和自适应阵列智能天线(Adaptive Array Antennal。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(DirectionofArrlnal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。同时，智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。总之。自适应阵列智能天线利用基带数字信号处理技术，通过先进的算法处理，对基站的接收和发射波束进行自适应的赋形，从而达到降低干扰、增加容量、扩大覆盖和提高无线数据传输速率的目的。
移动通信信道传输环境较恶劣。实际环境中的干扰和多径衰落现象异常复杂。多径衰落、时延扩展造成的符号间串扰ISI、FDMATDMA系统(如GSM)由于频率复用引入的同信道干扰、CDMA系统中的MAI等都使链路性能、系统容量下降。使用自适应阵列天线技术能带来很多好处，如扩大系统覆盖区域、提高系统容量、提高数据传输速率、提高频谱利用效率、降低基站发射功率、节省系统成本、减少信号间干扰与电磁环境污染等。自适应阵天线一般采用4-16天线阵元结构，在FDD中阵元间距1／2波长，若阵元间距过大，则接收信号彼此相关程度降低：太小则会在方向图形成不必要的栅瓣，故一般取半波长。而在TDD中，如美国Ar-rayComm公司在PHS系统中的自适应阵列天线的阵元间距为5个波长。间距宽而波束更窄，而PHS系统中采用TDD模式，因而更容易进行定位处理。即使旁瓣多，但由于用户和信道都比较少，因而不会带来不利的影响。阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型。自适应天线是智能天线的主要类型，可以实现全向天线，完成用户信号接收和发送。自适应阵天线系统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向，并在此方向形成天线主波束。自适应阵天线根据用户信号的不同空间传播方向提供不同的空间信道，等同于信号有线传输的线缆，有效克服了干扰对系统的影响。虽然天线阵列是射频前端的很重要的设备，但自适应阵列天线技术最重要的部分还在于基带处理部分。基带部分将自适应天线阵接收到的信号进行加权和合并，从而使信号与干扰加噪声比最大。
目录
第三章 ............................................................................................................................. 5
3-1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。 ............................................................................... 5
3-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。 .......................................... 5
3.试用应变片传感器实现一种应用。 ......................................................................... 6
第四章 ............................................................................................................................. 6
4-1.说明差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特征。 ........................ 6
4 -3.差动变压器式传感器有哪几种结构形式？各有什么特点？ .................................. 6
4-10.何为涡流效应？怎用利用涡流效应进行位移测量？ ........................................... 7
4-11.电涡流的形成范围包括哪些内容？他们的主要特点是什么？ ............................. 7
