基于LMS天线阵列的综合算法的研究与实现文献综述

 2022-11-14 10:11

文献综述

1.1 课题研究背景

阵列天线的研究与应用,一直是天线领域的热点。阵列天线具备了许多单天线无法实现的功能。例如阵列天线可以通过灵活地布阵、控制阵列天线每个单元的相位与幅度关系,实现对天线波束方向的扫描,或者抑制特定方向上的干扰信号,或实现特殊形状的波束等。在无线通信领域,阵列天线正得到越来越广泛的应用。

与此同时,在现代电子技术的不断发展过程中,各种干扰技术使传统的雷达技术受到严重的威胁,工作环境的恶化使现代雷达系统面临着严峻挑战。雷达对无源干扰和有源干扰的抗干扰性能成为衡量现代雷达性能的重要指标。采用阵列天线技术是提高雷达抗干扰能力和生存能力的重要手段。阵列天线的自适应数字波束形成(Adaptive Digital Beamforming,ADBF)技术使雷达能自动测定工作环境的杂波和干扰的特性,分析出主要干扰的作用方式,自动采取相应的抗干扰方案,并且能随环境的变化自适应的调整工作参数,达到某种最佳的性能。

阵列信号处理是自适应阵列天线的关键技术。与传统的单个天线相比,阵列信号处理具有更灵活的波束控制、更强的干扰抑制能力以及更高的空间分辨能力等优点。再加上超大规模、超高速集成电路、单片微波集成电路的迅猛发展使得各种先进的阵列信号处理系统能够实现,为阵列信号处理理论和技术提供了工程实现平台。而且数字信号处理技术、并行处理技术的飞速发展,也进一步促进了阵列信号处理的研究和工程应用。这些都使得近几十年来阵列信号处理得到蓬勃发展,应用领域不断扩大,新理论、新方法不断出现。

1.2 阵列信号处理

阵列信号处理是将多个传感器按一定规则放置在空间的不同位置组成传感器阵列,并通过多通道对空间信号进行接收和处理,达到提取期望信号,同时抑制干扰和噪声的目的。阵列信号处理主要是利用信号的空域特性来增强信号及有效提取信号。因此,阵列信号处理也称为空域信号处理。

阵列信号处理已应用于雷达、通讯、导航、声纳、地震勘测、天文以及生物医学等领域。20世纪40年代末出现的自适应天线组合技术是阵列信号处理的开端,它使用锁相环进行天线跟踪。Howells于1965年提出的自适应陷波的旁瓣对消器成为阵列信号处理发展史上的一个分水岭。此后,Widrow于1967年提出了最小均方(Least Mean Square,LMS)自适应算法。1976年,Applebaum发展了基于信干噪比(Signal to Interference and Noise Ratio,SINR)最大准则的反馈控制算法。

1.3 自适应波束形成

自适应波束形成(自适应空域滤波)是阵列信号处理的一个主要研究方向。

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