不规则N层环形阵波束控制算法研究

"这篇论文是2012年由谢旭等人发表在《华中科技大学学报（自然科学版）》上的，研究重点是阵元不规则排列的N层环形阵波束控制算法。该研究在球坐标系下探讨了波束控制理论，推导了波束控制码与最大波束指向的计算方法，并转换了坐标系，构建了天线阵模型。文中提出了一种结合角度码和径向码的波束控制算法，并制定了控制码分配准则，以优化波束跃度与阵列入射波仰角的关系。实验结果证明，该算法相比均匀分配法，具有更小的最大波束指向误差和最小波束跃度，适用于精密目标跟踪测量。关键词包括相控阵、环形阵、不规则阵、控制码和波束跃度。" 这篇论文详细介绍了针对不规则阵列的N层环形阵列的波束控制技术，这是一种关键的信号处理方法，特别是在雷达、通信和空间探测等领域。波束控制是指通过对各个阵元发射信号的相位调整，实现波束的方向性改变，以适应不同的应用场景。在不规则阵列中，由于阵元的位置不是均匀分布的，因此传统的波束控制算法可能无法有效工作。 首先，论文在球坐标系下进行分析，这是因为球坐标系更适合描述空间中波束的指向。通过推导，研究者得到了波束控制码与最大波束指向之间的数学关系，这为后续的算法设计奠定了基础。随后，他们将这些理论成果应用于坐标系转换，构建了一个实际的天线阵模型，使得理论研究能够与实际系统相结合。 接着，论文提出了一种创新的波束控制算法，该算法结合了角度码和径向码，旨在更精确地控制波束的方向。角度码主要负责控制波束的水平方向，而径向码则影响垂直方向。通过合理分配这两种码，可以有效地控制波束的形状和指向，同时减少指向误差和波束跃度，提高系统的跟踪精度。 论文中还涉及到了波束跃度的概念，这是衡量波束方向变化快慢的一个指标。较小的波束跃度意味着波束在角度变化时更加平滑，这对于连续跟踪快速移动的目标至关重要。作者通过控制码的分配准则，找到了优化波束跃度与入射波仰角关系的方法，使得算法在保持高精度的同时，能够适应不同角度的入射信号。 实验结果验证了该算法的有效性，它在降低最大波束指向误差和最小波束跃度方面优于均匀分配法。这意味着在实际应用中，采用这种算法的相控阵系统能够在保持高精度的同时，提供更稳定的波束控制，这对于军事和民用的精确跟踪和测量任务具有重要的实用价值。 这篇论文在不规则阵列的波束控制领域做出了重要贡献，不仅提出了新的算法，还深入探讨了其理论基础和实际应用效果，为未来相关领域的研究提供了有价值的参考。