一种分布式相控阵接收天线的信号合成方法.pdf

一种分布式相控阵接收天线的信号合成方法，其步骤包括：第一步，分布式相控阵接收天线有N个独立阵元组成，选择第1个阵元输出信号f1(k)为参考信号，其余N-1个信号为fl(k)；第二步，采用LMS自适应滤波算法，分别计算每个阵元通道对应的权值wl；第三步，计算每个阵元加权后的输出信号第四步，计算整个相控阵天线信号合成后的输出信号本发明的优势在于采用LMS算法计算权值，无需进行阵元接收信号间相位估计，实现简单。该方法可以应用于分布式相控阵接收天线领域。

权利要求书1.  一种分布式相控阵接收天线的信号合成方法，具体步骤如下： 第一步：分布式相控阵接收天线由N个独立阵元构成，其中N为大于1的整 数；第1个阵元接收信号经A/D转换后为f1(k)，选择该信号为参考信号，其余N-1 个阵元接收信号经过A/D转换后分别为fl(k)，其中k＝0,1,...，表示阵列接收信号 的采样快拍序号，l＝2,3,...,N； 第二步：对于第l个阵元，l＝2,3,...,N，接收信号为fl(k)，复数权值为wl，采 用最小均方误差(LMS：Least Mean Square)自适应滤波算法来计算该权值，具体 步骤为： (1)设置k＝0，初始权值wl(k)＝1；定义步长常数μl，为确保算法收敛， 要求其中Pl为阵元接收信号功率； (2)计算当前输出信号符号“*”表示取共轭； (3)计算输出误差el(k)＝yl(k)-f1(k)； (4)更新权值 w l = ( k + 1 ) = w l ( k ) + μ l e l * f l ( k ) ; ]]>(5)判断wl(k+1)是否已经收敛，如果没有收敛，则取k＝k+1，重新执 行第(2)步；如果已经收敛，则取权值wl＝wl(k+1)，计算结束； 第三步：对第l个阵元接收信号fl(k)进行加权，l＝2,3,...,N，阵元输出信号为 y l ( k ) = w l * f l ( k ) ; ]]>第四步：分布式相控阵接收天线最后的合成信号为其中，第1个阵元权值w1＝1。

说明书一种分布式相控阵接收天线的信号合成方法
技术领域
本发明涉及分布式相控阵天线领域，具体涉及一种分布式相控阵接收天线 的信号合成方法。
技术背景
分布式相控阵接收天线由多个独立的阵元组成，可以应用于传感器网络， 无线通信等多个领域。在分布式相控阵接收天线中，用户需要对每个阵元的接 收信号进行相位对齐，这样才能进行信号合成。相位对齐的方法，是通过对每 个阵元接收信号进行复数加权实现的，但阵元通道对应的权值计算是分布式相 控阵接收天线的难点。SUMPLE算法，1Bit反馈算法和锁相同步法是已有方法， 但这些方法都存在计算量大，实现复杂的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：在分布式相控阵接收天线的信号合成中， 存在权值计算量大，实现复杂等问题。解决上述问题的技术方案是一种分布式 相控阵接收天线的信号合成方法，具体步骤如下：
第一步：分布式相控阵接收天线由N个独立阵元构成，其中N为大于1的整 数；第1个阵元接收信号经A/D转换后为f1(k)，选择该信号为参考信号，其余N-1 个阵元接收信号经过A/D转换后分别为fl(k)，其中k＝0,1,...，表示阵列接收信号 的采样快拍序号，l＝2,3,...,N；
第二步：对于第l个阵元，l＝2,3,...,N，接收信号为fl(k)，复数权值为wl，采 用最小均方误差(LMS：Least Mean Square)自适应滤波算法来计算该权值，具体 步骤为：
(1)设置k＝0，初始权值wl(k)＝1；定义步长常数μl，为确保算法收敛， 要求其中Pl为阵元接收信号功率；
(2)计算当前输出信号符号“*”表示取共轭；
(3)计算输出误差el(k)＝yl(k)-f1(k)；
(4)更新权值 w l ( k + 1 ) = w l ( k ) + μ l e l * f l ( k ) ; ]]>
(5)判断wl(k+1)是否已经收敛，如果没有收敛，则取k＝k+1，重新执 行第(2)步；如果已经收敛，则取权值wl＝wl(k+1)，计算结束；
第三步：对第l个阵元接收信号fl(k)进行加权，l＝2,3,...,N，阵元输出信号为 y l ( k ) = w l * f l ( k ) ; ]]>
第四步：分布式相控阵接收天线最后的合成信号为其中，第1个阵元权值w1＝1。
本发明的有益效果是：采用LMS自适应滤波算法计算每个阵元接收通道权 值，计算量小，实现简单。本发明可以应用到分布式相控阵接收天线等相关领 域。
附图说明
图1分布式相控阵接收天线的信号合成整体结构示意图
图2第l个阵元加权处理结构示意图
图3第l个阵元复数权值计算方法流程图
具体实施方式
分布式相控阵接收天线的信号合成整体结构如图1所示。分布式相控阵接 收天线由N个独立阵元构成，每个阵元天线的接收信号都经过A/D转换为数字 信号，其中第1个阵元输出信号经A/D转换后为f1(k)，并选择该信号作为参考 信号。其余N-1个阵元接收信号经过A/D转换后为fl(k)，其中k＝0,1,...，表示阵 列接收信号的采样快拍序号，l＝2,3,...,N。为了实现相位对齐，需要对第l个阵元 接收信号进行复数加权处理，图2所示为第l个阵元加权处理示意图。如图2所 示，计算复数权值采用LMS自适应滤波方法：该方法利用阵元接收信号fl(k)和 参考信号f1(k)的多次迭代计算，得到最后收敛的复数权值为wl。
图3所示为第l个阵元复数权值计算方法流程图，l＝2,3,...,N，具体步骤为：
(1)设置k＝0，初始权值wl(k)＝1；定义步长常数μl，为确保算法收敛，要求 其中Pl为阵元接收信号功率；
(2)计算当前输出信号符号“*”表示取共轭；
(3)计算输出误差el(k)＝yl(k)-f1(k)；
(4)更新权值 w l ( k + 1 ) = w l ( k ) + μ l e l * f l ( k ) ; ]]>
(5)判断wl(k+1)是否已经收敛，如果没有收敛，则取k＝k+1，重新执行第 (2)步；如果已经收敛，则取权值wl＝wl(k+1)，计算结束。
对于所有N-1个阵元，都采用上述步骤计算权值。
在获得阵元对应权值后，计算该阵元加权输出信号，即同时， 对于参考阵元，即第1个阵元，取权值w1＝1。分布式相控阵接收天线信号合成 后的输出为 y ( k ) = Σ l = 1 N y i ( k ) = Σ l = 1 N w l * f l ( k ) . ]]>
本发明采用LMS自适应滤波算法计算每个阵元接收通道权值，计算量小， 实现简单。本发明可以应用到分布式相控阵接收天线领域。