共形阵列天线超宽频带实时测向算法研究

"共形阵列天线超宽频带波达方向实时估计 (2014年)" 本文探讨的是共形阵列天线在航天飞行器系统中的应用，特别是针对超宽频带波达方向（DOA，Direction of Arrival）的实时估计问题。波达方向估计是无线通信和雷达系统中的关键技术，它用于确定信号源相对于接收天线阵列的方向。在超宽频带系统中，由于频率范围广，传统的测向方法可能会遇到模糊问题，即同一方向上的不同频率信号可能对应不同的测量角度。 共形阵列天线是一种能够紧密贴合载体表面的特殊天线布局，它能够在保持天线性能的同时，适应复杂几何形状的载体，如航天飞行器的曲面。针对这种天线的超宽频带测向，作者提出了一种基于任意基线的实时测向算法。算法的核心是利用轮换比对的方法，这是一种处理多频率信号的无模糊测向技术，可以避免因频率引起的测向误差。 算法进一步扩展到了三维阵列中，结合虚拟基线方法，这允许通过模拟不同的基线长度和方向来获取更丰富的角度信息。子阵分割技术被用来分解大阵列为小的子阵，然后通过矩阵求逆计算每个子阵的DOA，这样可以有效地降低计算复杂度并提高计算速度，以满足实时性的要求。 通过对比基于对数周期天线的立体阵列和基于平面螺旋天线的平面阵列的仿真实验，该算法的性能得到了验证。结果显示，算法在相同的频率条件下，具有接近的解模糊概率，这意味着它能有效地分辨出来自相同方向的不同频率信号。同时，在相同信噪比下，算法表现出较高的测角精度，这对于保证航天飞行器通信和导航系统的准确性和可靠性至关重要。 关键词包括：波达方向估计、共形阵列天线、任意基线算法、虚拟基线方法、轮换比对、解模糊概率和测角精度。这些关键词突出了研究的主要内容和技术特点，体现了该算法在解决实际问题中的创新性和实用性。 这项工作为航天飞行器的超宽频带通信和雷达系统提供了新的测向解决方案，不仅解决了超宽频带下的测向模糊问题，还实现了高效的实时计算，对于推动相关领域的技术进步具有重要意义。