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數字天線陣列
編輯數字天線陣列(DAA)是一種具有多通道數字波束成形的智能天線,通常使用快速傅里葉變換(FFT)。數字天線陣列理論的發展和實際實現始于1962年,由VladimirVaryukhin(蘇聯)指導。
數字天線陣列的歷史
編輯DAA的歷史是在20世紀20年代作為多通道分析的理論開始出現的。在20世紀40年代,這一理論演變成了三通道天線分析儀的理論。20世紀50年代末,雷達中有效信號處理的實施,預示著電子計算機在這一領域的應用。1957年,BenS.Meltont和LeslieF.Bailey發表了一篇關于在電子電路或模擬計算機的幫助下使用代數運算進行信號處理的文章。三年后的1960年,使用高速計算機來解決定向尋找問題的想法被體現出來,最初是為了定位地震震中。B.A.Bolt是最早在實踐中實現這一想法的人之一。幾乎同時,澳大利亞國立大學的研究人員Flinn也使用了類似的方法。盡管在上述實驗中,傳感器和計算機之間的互動是在數據輸入卡的幫助下實現的,但這種決定是DAA出現道路上的決定性的一步。然后,只需要解決從傳感器直接向計算機輸入數字數據的問題,不包括準備打孔卡的步驟和作為剩余元素的操作員協助。雷達理論的這一步是1962年后在前蘇聯進行的,解決了發射源的超雷利分辨率問題。
數字波束成形
編輯DAA中數字信號處理的主要方法是在接收器通道的模數轉換器(ADC)之后或在傳輸的數模轉換器(DAC)之前進行數字波束成形。DAA的數字波束成形具有優勢,因為數字信號可以被轉換和平行組合,以產生不同的輸出信號。來自各個方向的信號可以同時進行估計,并在較長的時間內進行整合,以便在探測遠處的物體時增加信號能量,同時在較短的時間內進行整合,以探測快速移動的近處物體。在數字波束成形操作之前,應使用特殊的測試源或使用異頻信號對信道特性進行校正。這種校正不僅可用于接收信道,也可用于有源DAA的傳輸信道。數字天線陣列中對到達信號方向估計的準確性和對干擾的抑制深度的限制與ADC和DAC的抖動有關。
信號處理方法
編輯xxx似然波束成形器
在xxx似然波束成形器(DML)中,噪聲被建模為靜止的高斯白隨機過程,而信號波形是確定的(但任意的)和未知的。
巴特利特波束形成器
編輯巴特利特波束形成器是傳統頻譜分析(頻譜圖)在DAA上的自然延伸。其頻譜功率由以下方式表示使這個功率最大化的角度是對到達角的估計。
Capon波束成形器
編輯Capon波束成形器,也被稱為最小方差無失真響應(MVDR)波束成形算法,其功率由以下公式給出MVDR/Capon波束成形器可以實現比傳統(Bartlett)方法更好的分辨率,但由于全等級矩陣反演,這種算法的復雜度更高。GPU計算的技術進步已經開始縮小這一差距,使實時Capon波束成形成為可能。
MUSIC波束成形器
編輯MUSIC(MUltipleSIgnalClassification)波束成形算法首先對信號部分和噪聲部分的協方差矩陣進行分解。其特征分解表示為因此,MUSIC波束形成器也被稱為子空間波束形成器。與Capon波束形成器相比,它能提供更多的信息。
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