基于谐波分析的两阵元时间调制阵列测向方法

高飞1,黄博2

(1.武警内蒙古总队 通信站,内蒙古 呼和浩特010011;2.中国人民解放军93804部队,陕西 宝鸡722400)

摘要提出了一种利用时间调制阵列分析入射信号谐波特性的测向方法,针对传统的测向系统较为复杂,信号处理计算量大的问题,文中方法采用两个天线阵元和两个单刀单掷开关,在计算过程中使用了离散傅里叶变换减小了信号处理的计算量,数值仿真验证了该方法的有效性,且具有较好的测向精度。

关键词测向;离散傅里叶变换;时间调制阵列

收稿日期:2015-05-25

作者简介:高飞(1986—),男,硕士,助理工程师。研究方向:信号与信息处理。E-mail:goofy2278@163.com

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2015.12.043

中图分类号TN911.7文献标识码A

A Direction-Finding Method Based on Harmonic Analysis ofTwo-Element Time Modulated Arrays

GAO Fei1,HUANG Bo2

(1.Communications Station,Armed Police Corps Inner Mongolia,Hohhot 010011,China;

2.Troop 93804,People’s Liberation Army,Baoji 722400,China)

AbstractA novel direction-finding method based on harmonic analysis by the time-modulated array (TMA) is proposed.Compared with the complex system and higher cost of conventional direction-finding method,the proposed method requires only two antenna elements and two single-pole single-throw switches.The signal processing of the proposed method is concise and its calculation amount concentrates on the discrete Fourier transform (DFT),which reduces the cost of signal processing.Numerical simulations are provided to examine the performance of the proposed method,showing good accuracy.

Keywordsdirection finding;discrete Fourier transform;time-modulated array

测向技术在通信、传感器和军事等领域应用广泛,传统的测向方法如比幅比相或空间谱估计[1]等,通常需要4个或更多的阵元才能实现测向的功能。而较多的阵元数不仅增加了系统硬件的成本,同时会增加信号处理算法的复杂度[2],影响测向功能的实时性。相比之下,利用时间调制阵列的测向系统在硬件上具有更低的成本,同时在信号处理算法方面具有更小的复杂度。

时间调制阵列最早在上世纪50年代末由Shanks和Bickmore提出[3],其在硬件上的主要改进是在阵列天线的射频输入后端加入了可由FPGA控制的高速射频开关,通过对射频开关进行周期性的调制来控制阵列波束的输出,从而实现了用廉价的射频开关取代昂贵的移相器和衰减器等器件,节约了系统的成本。……