自適應天線

自適應天線

自適應天線(adaptive antenna)亦稱調零天線處理器(SNAP),能夠自動將天線最大輻射方向對準對所需電台而將天線方向圖的波瓣零位對準干擾電台的一種自動抗干擾天線,這是從空域上反電子對抗的一種有效措施。在結構上它由天線陣列自適應處理系統構成,故又稱自適應陣列。

基本介紹

  • 中文名:自適應天線
  • 外文名:Adaptive antenna
套用,性能質量,

套用

接收用的自適應陣列能自動調整極化,對所需信號的極化衰減最小,能自動將最大接收方向調整到所需信號來波方向,能自動將零向調向干擾來波方向,所以它具有極為靈活可靠的抗干擾檢測能力。發射用的自適應陣列能自動調整方向圖,從而將能量射向所需的空間角域。由於具有以上良好特性,自適應陣列廣泛套用於通信、雷達、射電天文等領域。
通常的陣列由若干個單元組成。調整各單元激勵的幅度和相位(稱為復加權,並用W1、W2、…、Wn表示),便可控制天線方向圖形狀。自適應陣列便是通過自適應處理系統來調整各單元的復加權,從而實時自動地得到需要的方向特性。若陣元數目為n,則該陣列可以抗n-1個來自不同方向的干擾,並稱n元陣列有n-1個空間自由度。復加權電路通常由抽頭延遲線和實數乘法器組成。若抽頭數為m,則該復加權電路可以對m-1個頻率形成需要的復加權,並稱m個抽頭的延遲線復加權電路有m-1個頻率(或時間)自由度。因此,所對抗的干擾越多,頻帶越寬,自適應陣列結構就越複雜。
自適應處理系統是自適應陣列的心臟。它的功能是適應客觀環境和需要,給出正確調整復加權的控制信息。自適應處理系統有兩個重要的問題,一是準則,二是算法。
自適應處理系統所追求的目標和在什麼意義上逼近目標,稱為自適應準則。通常可以按以下幾種意義逼近目標:均方誤差最小準則、似然比最大準則和信噪比最大準則等。準則是設計自適應處理系統的出發點。
自適應過程是一個不斷逼近目標的過程。它所遵循的途徑以數學模型表示,稱為自適應算法。通常採用基於梯度的算法,其中最小均方誤差算法(即LMS算法)尤為常用。自適應算法可以用硬體(處理電路)或軟體(程式控制)兩種辦法實現。前者依據算法的數學模型設計電路,後者則將算法的數學模型編製成程式並用計算機實現。算法有很多種,它的選擇很重要,它決定處理系統的性能質量和可行性。

性能質量

自適應陣列的性能質量主要有四個方面。①收斂速率:即適應過程的快慢;②穩態失調量:自適應完成後陣列性能與最優極限之間的差距;③穩定性:適應結果是否穩定單值;④可行性:實現自適應的硬體或軟體是否可以實現或造價是否太貴。這幾個方面往往是矛盾的,必須採取折衷設計。

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