資源描述：
《智能天線技術new》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter北郵信息理論與技術教研中心第十一章智能天線技術主講人:牛凱BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter§11.1智能天線的基本原理?智能天線技術的主要任務就是研究如何獲取和利用接收信號中包含的空間方向信息，并通過陣列信號處理技術改善接收信號的質(zhì)量，從而提高系統(tǒng)的性能。?典型的智能天線系統(tǒng)示意圖y()t控制部分0接收/下行轉(zhuǎn)換A/Dw0y()t1接收/下行轉(zhuǎn)換A/Dw1rt()∑解
2、調(diào)產(chǎn)生誤差接收/下行轉(zhuǎn)換ytM?1()信號dt()A/DwM?1自適應算法天線陣列波束成型網(wǎng)絡2BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter?11.1.1波達方向(DOA)?波達方向是指無線電波到達天線陣列的方向。z均θO勻y?x直φy線x?dx=?cosφsinθ陣φφφφx列陣元0O陣元1陣元m陣元M-1示w0w1??wm??wM?1意∑zt()接收機3BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter?11.1.2陣列響應
3、向量?當滿足天線傳輸窄帶條件(信號帶寬小于信號在天線陣中傳輸時間的倒數(shù))，且陣列采用特性相同的全向陣元時，對同一入射信號，各陣元輸出響應之間將只有相位差異而沒有幅度差異，這一差異可以用陣列響應向量充分描述，陣列響應向量的一般形式為：T??+2(πφyx00sincosφ)?+2(πφyx11sincosφ)?2π(yMM??1sinφ+x1cosφ)?jjja()=?eeλλ,,?,eλ?φ???4BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter?對均勻直線陣列有：T??2cπφdmos2π(
4、?1)dcosφ?jj?a()=?1,eeλλ,?,?φline???由aaline()φ=line(?φ)可知，均勻線陣存在前后向不可分的缺點，故均勻直線陣經(jīng)常應用于扇區(qū)系統(tǒng)，這可通過使用方向性陣元來實現(xiàn)。?陣列響應向量表明了陣列對入射信號的響應，由于天線陣列具有確定的拓撲形狀，因此在陣列響應向量中包含了入射信號的方向信息。5BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter?11.1.3陣列加權向量?在每個天線陣元后端，有一個加權系數(shù)，所有的加權系數(shù)合在一起構成的向量即為陣列加權T向量，加權
5、向量由w=()ww01,,?,wM-1表示。陣列加權向量是與信號到達方向有關的一個向量，天線陣列各陣元的信號通過加權，可以調(diào)整天線的接收方向圖，因此可以認為陣列加權向量是移動臺位置的函數(shù)。自適應天線陣列的核心就是設計、控制和調(diào)整陣列加權向量?？刂撇糠质侵悄芴炀€系統(tǒng)的核心，其功能是依據(jù)信號環(huán)境、按某種準則和算法選擇或計算陣列加權向量。6BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter?11.1.4波束成型與空域濾波a?假設一個從?0=60入射的信號，則陣列接收信號可以表示為：ya()ts=(?)
6、()t0?陣列加權向量記為w()φ，經(jīng)過陣列加權后的輸出信號可以表示為：Hrt()=wa(φ?)()s()t0?天線陣列的接收方向圖由陣列成型因子確定，陣列成型因子可以表示為：Hf()φ=wa()φ?()0?每確定一個φ，就可以得到一個陣列成型因子的值。7BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenteraa?令φ由0~360變化，得到的陣列接收方向圖90120601503018002103302403002708BUPTInformationTheory&TechnologyEducation
7、&ResearchCenter?只有當陣列加權向量與陣列響應向量匹配的時候，陣列形成的增益最高，此時陣列響應向量由波達方向?0確定。當陣列加權向量與陣列響應向量相差較大角度的時候，陣列成型因子(信號增益)較低。由此可以得到一個比較直觀的概念，即波束成型(Beamforming)：在陣列方向圖上，對波達方向形成指向性波束，而對其它方向形成較低增益。?陣列成型因子的作用相當于一個濾波器，即只有在特定入射方向的信號被放大，而其它方向入射的信號被衰減掉了。這種與空間方向有關的選擇性接收作用常稱為空域濾波。?波束成型和空域濾波的作用是通過陣列的加權合并完成的，如前所
8、述，這一部分的處理功能通常在基帶部分由數(shù)字信號處理器完成。因此在有
