第9章智能天线数字波束形成DBF.ppt
《第9章智能天线数字波束形成DBF.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第9章智能天线数字波束形成DBF.ppt(60页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、1,第9章 智能天线 数字波束形成(DBF),2,本章及第十章、第十一章 空域自适应滤波技术。 数字波束形成(DBF)、自适应阵列、 自适应天线、智能天线等。 著作 Monzingo9-2、 Hudson9-3、 Farina9-8、L.berti和Rappapoort9-13 综述文章 Steyskal9-4 9-7、 Compton9-5、VanVeen9-6、 Gabrial9-1 9-9、 Godara9-10 9-11 。,3,9.1数字波束形成(DBF)概述 9.1.1 波束形成 时域滤波器 在通带频率范围内通过需要信号, 在阻带频率范围内滤除或抑制不需要信号或干扰。 时间频率滤波
2、器频率响应H(f) 当输入为等幅正弦波时滤波器输出与时间频率f的关系 。,4,在空域滤波中,对应于时间频率的空间频率为 时间频率滤波器对应于空间频率滤波器,空域滤波器。 空域滤波器 在主波束方向范围内通过需要信号 在主波束之外的方向范围内滤除或抑制不需要信号或干扰。 空域滤波器的响应H() 则表示当到来波为等幅平面波时,滤波器输出与空间频率或者说的关系 空间滤波器为阵列天线处理系统。 接收阵列天线处理系统输出与平面波到来角的关系就是阵列天线的接收波束图。 因此,空域滤波器又称波束形成器。 根据互易原理,若保持同样的参数则发射波束图与接收波束图是一样的,5,阵元m收到的信号为:,9.2 阵列天线
3、输入 矢量及相关矩阵,(9.2.2),(9.2.3b),(9.2.3a),参考点收到的信号,(9.2.3a),(9.2.4),延时,相移,6,式(9.2.2)可表示为:,考虑复基带信号时有:,M个阵元收到的信号可用矢量表示为:,方向矢量为:,(9.2.8),(9.2.9),7,且在参考点的入射信号分别为,若有L个平面波以入射角 入射到阵上,,则相应的阵输入的复基带信号矢量为,阵列对信号的方向矩阵,信号矢量,(9.2.10),8,带噪声的阵输入矢量可写成:,9,对于间距为d的M元均匀线阵, 第m阵元的位置矢量为,对于M元均匀圆阵, 第m阵元的位置矢量为,10,对于间距为d的M元均匀线阵,复基带信
4、号为,操纵矢量,11,对于均匀线阵情况,若真正的需要信号为:,定向干扰信号为:,则:,信号的操纵矢量 :,定向干扰的操纵矢量:,其中干扰矢量:,12,阵列输入矢量的相关矩阵定义为:,埃尔米特性: 非负定性 :,13,非负定埃米特矩阵,故有M个非负排序后的特征值:,且有相应的M个归一化正交的特征矢量,或,14,设L个信号源互不相关,则可以证明,M个特征值中有L个大于0,M-L个等于0,即:,噪音相关矩阵,是 的特征矢量, 对应特征值为:,15,对应于信号,其展成的子空间称为信号子空间:,对应于噪音,其展成的子空间称为噪音子空间:,特征矢量 是归一化正交的,所以 中任一矢量均垂直于 中的所有矢量,
5、即,即 与 一样组成信号子空间。,16,信号子空间和噪音子空间的通常处理方法:,对 进行特征分解,并将特征值按大小排序:,信号子空间 由L个大的特征值 对应的特征矢量张成,噪音子空间由其余M-L个小的特征值 对应的特征矢量张成,记信号子空间矩阵:,噪音子空间矩阵,到信号子空间的投影矩阵为:,到噪声子空间的投影矩阵为:,17,9.3 普通波束形成和多波束形成,18,权矢量,输入操纵矢量,幅度波束图为,9.3.1 线阵波束形成,19,波束指向法线方向,此时波束图为,(9.3.6),20,图9.4 8阵元均匀线性波束图,21,波束图有以下特点:,波束成 形状,其最大值为M 波束主瓣半功率点宽度为:,
6、最大付瓣为第一付瓣,且为-13.4dB。 为了降低付瓣,必须采用幅度加权,即取:,22,图9.5 采用海明加权和未加权的8元均匀线阵波束图,23,根据式(9.3.6),波束不但在瞄准方向=0时取最大值,而且在满足下式的所有角均取得最大值(栅瓣):,不出现栅瓣条件为,24,波束电扫 波束指向0的权为:,波束图为,不出现栅瓣条件为,25,图9.6 包括幅度加权、波束指向控制 和自适应处理的波束形成器,26,信噪比改善,若,带噪音时的输入矢量为,信号功率,噪音功率,输入信噪比,阵输出之信号功率,阵输出之噪音功率,输出信噪比,27,9.3.2 多波束,图9.7 用DFT形成多波束,28,输出为,令,有
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 智能 天线 数字 波束 形成 DBF
链接地址:https://www.31doc.com/p-2609806.html