一种有效的互耦阵列测向方法

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1、第26卷第4期航天电子对抗41一种有效的互耦阵列测向方法祁颖松1，刘章孟2，周一字2(1．中国人民解放军91550部队72分队，辽宁大连116023；2．国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：由于阵列互耦效应破坏了阵列各阵元接收数据之间的相位关系，导致阵列测向效果显著恶化。为此，利用均匀线形阵列互耦矩阵的带状Toeplitz结构，通过在阵列两侧分别增加一个与原始阵列阵元一样的辅助阵元，很好地补偿了互耦效应对原始阵列接收数据的影响，得到了理想的阵列测向效果。仿真结果验证了方法的有效性。关键词：

2、阵列信号处理；波迭方向估计；互耦补偿中图分类号：TN911．7文献标识码：AAneffectiveDOAestimationmethodwithmutuallycoupledarrayQiYingson91，LiuZhangmengz，ZhouYiyu2(1．Unit91550ofPLA，Dalian116023，Liaoning，China；2．DepartmentofElectronicScienceandEngineering，NUDT，Changsha410073，Hunan，China)Abstract

3、：TheeffectofmutualcouplingdisturbstheDOA-dependentphaseshiftbetweenarrayoutputsatdifferentchannels，thusdeterioratetheperformanceofdirectionfinding．Inordertocompensatefortheeffectandimprovetheprecisionofthedirectionestimates，thespecialbandedToeplitzstructureof

4、themutualCOU—piingmatrixoftheuniformlineararrays(ULA)isexploited，andanovelmethodisproposedbyappendinganassistantantennaateachsideoftheoriginalarray．SimulationresultsarecarriedOUttOdemonstratetheeffec-tivenessoftheproposedmethod．Keywords：arraysignalprocessing；

5、directionfinding；mutualcouplingcompensationO引言为了实现互耦条件下有效的阵列测向，国内外研究人员借助各种盲校正或联合估计方法，希望尽可能消除互耦效应的影响，得到了较好的效果，但多数算法的复杂度较高[1-s]。本文针对均匀线阵提出了一种有效的互耦补偿方法。新方法有效地利用了均匀线阵互耦矩阵特殊的Toeplitz结构，并忽略非相邻阵元之间相对较弱的互耦效应，通过在均匀线阵两端各增加一个辅助阵元，很好地补充了互耦效应对原始阵列各阵元接收数据之间相位偏移关系的破坏，最终得到了理

6、想的高精度阵列测向效果。1常规阵列测向方法设K个同频窄带信号从偏离法线O=[口．⋯，良]收稿日期：2010～05—0412010—07—20修回。作者简介：祁颖松(1961一)，男，高工，主要研究方向为无线电测控．的方向同时入射到由M个全向阵元构成的均匀线阵上，各入射信号的功率分别为看，⋯，靠，阵列接收机在t时刻的输出为：工(￡)=A(9)s(￡)+'，(f)(1)式中[A(0)]。．。=ei∽．1’段为阵列响应函数，仍=2nDsin0,／2为第k个人射信号在相邻阵元之间传播的相位延迟，D为相邻阵元间距，A为入射

7、信号波长，s(￡)=Es。(￡)，⋯，sK(￡)]T为t时刻各入射信号的波形，'，(￡)=[口，(￡)，⋯，咖(￡)]T为t时刻阵列的观测噪声，噪声功率为Z且与信号相互独立。常规子空间类阵列测向方法首先计算观测数据的协方差矩阵，．N袁，=丙1∑x(t)xH(￡)=A(O)RAH(D)+：枷(2)‘’i罩I．N：4∽!。il‘味{j罅式中N为观测数据点数，袁，=丙1∑s(t)sH(；≯为入射‘’i=l信号协方差矩阵。、71、州：‘。：’一’然后对协方差矩阵作特征值分解得到正交的信号42航天电子对抗2010(4)子空

8、间u，与噪声子空间【，。，盈。=[【，，U。]^[u，U。]H(3)在采样点数趋于无穷大的条件下，信号子空间U的各列与阵列响应函数A(D)的各列张成同样的子空间。最后通过空域搜索得到伪空间谱P(口)，P(口)=1／(aH(口)U。【，：：I口(曰))(4)则P(口)的K个峰值对应于各信号的入射方向。2均匀线阵互耦模型各种常规阵列都难以避免地会受到互耦效应的影响，互耦效应会