Ｖ＿０１．３５ Ｎｏ．６ ２０１５．６ 船电技术Ｉ应用研究 基于Ｍａｔｌａｂ的雷达阵列天线信号的波达方向估计 王广巍，张文扛．， 闵建华 ‘ （９１２ｌ６部队，辽宁兴城１２５１００） ０ ． ， ：确醛 摘要： 分析了雷达天线的阵列信号，采用ＭＵｓＩＣ算法对阵列天线接收到的信号进行波达方向估计，利用 Ｍａｔｌａｂ对分析进行仿真。仿真结果表明，此方法准确，能够可靠地找到信号的入射方向和幅度。 关键词：阵列参数估计波达方向、 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３：４８６２（２０１５）０６—００３９－０２ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＯＡ ｆｏｒ Ｒａｄａｒ Ａｎｔｅｎｎａ Ａｒｒａｙ Ｓｉｇｎａｌｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｔｌａｂ Ｗａｎｇ Ｇｕａｎｇｗｅｉ，Ｚｈａｎｇ Ｗｅｎｊｉａｎｇ，Ｍｉｎ Ｊｉａｎｈｕａ （Ｎｏ．９ １ ２ １ ６ Ｕｎｉｔ，Ｘｉｎｇｃｈｅｎｇｌ ２５ １ ００，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ＭＵＳＩＣ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅ ｒａｄａｒ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｓｔｉｍａｔｅ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ ｒｅｃｅｉｖｅｓ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ＤＯＡ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｒｅｌｉａｂｌｙ ｆｉｎｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｏｆｔｈｅ ｓｉｇｎａ１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ａｒｒａｙ；ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，＂ＤＯＡ １雷达的天线 为了提高天线的利用率，对各种信号区别的接 收，提高通信质量，雷达天线都采用定向天线。所 谓定向天线是指天线指向即波束可变的天线也称 为智能天线，它可以使通信的质量得到很大的改 善。为了使天线的波束指向可控，一般也要求形状 可控，一般采用阵列式天线。 ２天线阵列信号 天线阵列信号的处理包括信源定位、信源分离 和信道估计三个部分。总体的来讲，是建立在波达 方向估计、波束形成基础上的智能天线的应用，抑 制了干扰信号，改善接收信号的信噪比，降低了数 字通信的误码率。由于调制在载波上的基带信号码 元宽度和波速的乘积远大于天线阵列的尺寸，因此 多个天线阵元上的信号的幅度可视为不变，而它们 的载波的相伴差则取决于它们的相互位置、尺寸、 波长和到达方向。其原理图如图ｌ所示。 图１中，天线接收的无线电信号中有很多成分， 其中就包含了基准信号，天线阵列中的各个阵元接 收稿日期：２０１５．０２．２６ 作者简介：王广巍（１９７９．），男，工程师。研究方向：雷达。 收到的电磁波因阵元排列位置的不同而有一个的 相位差，经过自适应处理后，会改变各个阵元输出 信号的相位和幅度，最终使输出信号和基准信号达 到最大值。自适应控制使输出信号中的基准信号变 大，误差变小，也就是说，天线阵列接收方向指向 了基准信号方向。 信号 号 图１定向天线原理 ３波达方向 波达方向（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆａｒｒｉｖａｌ，ＤＯＡ）是指空间 各信号到达天线阵元的方向角。图２是均匀直线阵 列模型， 为入射角，将天线阵列元沿Ｘ轴排列， 从１到Ｍ。
国防科学技术大学
硕士学位论文
基于空域滤波的相控阵天线方向图仿真方法研究
姓名：董平
申请学位级别：硕士
专业：信息与通信工程
指导教师：肖顺平
20071101国防科学技术大学研究生院学位论文
摘要
相控阵天线阵元结构复杂，而且其方向图随着波束的扫描发生变化。因此如何既准确
又实时的对相控阵天线方向图进行仿真，成为相控阵雷达仿真工作中的重要问题；另外，随着雷达所处的电子环境越来越复杂，空域滤波技术正在相控阵雷达系统中有着越来越广
泛的应用。这样如何在相控阵天线方向图的仿真中体现相控阵雷达的空域滤波能力也是一
个值得关注的问题。
本文针对导弹防御系统中的多功能相控阵雷达（如“宙斯盾”系统的ＡＮ／ＳＰＹ－１雷达，
“爱国者”系统的ＡＮ／ＭＰＱ一５３雷达）仿真分析需求，在研究了相控阵雷达中的重要技术——空域滤波技术的基础上，重点解决了如何对相控阵天线的方向图进行建模和实时仿
真，以及如何运用仿真系统分析相控阵雷达系统空域滤波能力的问题。首先，在研究自适应波束形成的原理、准则和算法的基础上，详细的分析了自适应阵列的一种特殊形式——旁瓣对消系统。讨论了目标效应和主瓣干扰对旁瓣对消系统的影响，
并使用阻塞矩阵作为解决方法，给出了辅助阵列是线阵和面阵时阻塞矩阵的形式。以“爱
国者”雷达旁瓣对消系统为例，分析了几个因素对旁瓣对消系统对性能的影响。最后初步
探讨了对旁瓣对消系统的干扰方法。
其次，提出了一种相控阵天线方向图的实时仿真方法。利用相控阵天线方向图在正弦
空间坐标系中的形状不变性，提出了在正弦空间坐标系中用拟合逼近的方法对相控阵天线的方向图进行仿真并提出了一种当波束指向阵面法向时非圆对称方向图的仿真方法。最后
以ＧＢＲ雷达天线和宙斯盾ＡＮ／ＳＰＹ－１雷达天线为例进行了仿真实验。最后，在分析了相控阵雷达系统波束形成原理的基础上，初步探讨了如何在方向图的仿真中体现相控阵雷达的空域滤波能力。对于自适应阵列，可以通过划分子阵的方法在子
阵级别上实现空域滤波功能。对于旁瓣对消系统，可以先得到主阵的和差波束，然后根据
第２５卷第１期 ２０１０年６月 西藏大学学报（自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＩＢＥＴ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖｏ１．２５ Ｎｏ．１ Ｊｕｎ．２０１０
阵列天线方向图的ＭＡＴＬＡＢ实现
陈天禄郭燕红
（西藏大学理学院西藏拉萨８５００００）
摘要：天线的方向性是指电磁场辐射在空间的分布规律，文章以阵列天线的方向性因子 ０， ）为主
要研究对象来分析均匀和非均匀直线阵天线的方向性。讨论了阵列天线方向图中主射方向和主瓣宽度随
各参数变化的特点，借助ＭＡＴＬＡＢ绘制出天线方向性因子的二维和三维方向图，展示天线辐射场在空间
的分布规律，表现辐射方向图的特点。
关键词：阵列天线：方向图；ＭＡＴＬＡＢ
中图分类号：ＴＮ８２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—５７３８（２０１０）０１—１０３—０５
月Ｕ西
天线是发射和接收电磁波的重要的无线电设备，没有天线
也就没有无线电通信。不同用途的天线要求其有不同的方向性，
阵列天线以其较强的方向性和较高的增益在工程实际中被广泛
应用。因此，对阵列天线方向性分析在天线理论研究中占有重要
地位。阵列天线方向性主要由方向性因子 ０， ）表征，但Ｆ（Ｏ， ）在远区场是一组复杂的函数，如果对它的认识和分析仅停留
在公式中各参数的讨论上，很难理解阵列天线辐射场的空间分
布规律［１１。ＭＡＴＬＡＢ以其卓越的数值计算能力和强大的绘图功 能，近年来被广泛应用在天线的分析和设计中。借助ＭＡＴＬＡＢ可
以绘制出阵列天线的二维和三维方向图，直观地从方向图中看
出主射方向和主瓣宽度随各参数的变化情况，加深对阵列天线．，
辐射场分布规律的理解。
１均匀直线阵方向图分析 图１均匀直线阵
若天线阵中各个单元天线的类型和取向均相同，且以相等的间隔ｄ排列在一条直线上。且各单元天 线的电流振幅均为，，相位依次滞后同一数值 ，那么，这种天线阵称为均匀直线式天线阵，如图１所示ｆ２１：
收稿日期：２０１０－０５—１４ 第一作者简介：陈天禄（１９７９一），男，汉族，甘肃天祝人，西藏大学理学院讲师，主要研究方向为宇宙线和 天文。 ——１０３
・４３０・ 现代导航 ２０１３芷
基于ＬＭＳ算法的天线波束方向图仿真研究
杨帆
（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安７１００６８）
摘要：最小均方（ＬＭＳ）算法是一种常用的天线波束形成算法。本文首先对ＬＭＳ算法的
一般原理进行了研究，然后对ＬＭＳ算法进行了改进，将固定步长改为变步长，最后应用Ｍａｔｌａｂ
对算法进行了仿真。仿真结果表明改进的ＬＭＳ算法具有良好的效果，收敛速度比经典ＬＭＳ算法
更快，对天线性能有一定的提高。 关键词：ＬＭＳ算法；天线方向图：零陷
中图分类号：ＴＮ８２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—７９７６一（２０１３）０６ ４３０．０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｍａｒｔ Ａｎｔｅｎｎａ Ｂｅａｍ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬＭＳ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ＹＡＮＧ Ｆ ｃＩＦ／
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｍｅａｎ—ｓｑｕａｒｅ（ＬＭＳ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ａ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ｂｅａｍ ｐａｔｔｅｒｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆｔｈｅ ＬＭＳ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ＬＭＳ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｘｅｄ ｓｔｅｐ ｉｓ ｒｅｐｌａｃｅｄ ｂｙ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｓｔｅｐ．
Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｔｌａｂ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｗｅｌ１．Ｉｔ ｈａｓ ａ ｆａｓｔｅｒ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｓｐｅｅｄ，ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ．
