【摘 要】
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本文围绕低轨卫星通信系统的收发数字阵列智能天线方向图优化与应用,开展可用于在轨自主重构的稳健快速方向图综合算法以及用于离线精确方向图控制的综合算法研究。通过设计和构建收发智能天线自动测试环境和相关软件,在42阵元三角栅格智能天线实验系统上完成了相关方向图综合算法的测试验证。具体工作为:（1）针对中大规模规则阵列任意形状赋形波束方向图综合优化,现有最小均方误差准则的交替投影算法（Least Mean
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本文围绕低轨卫星通信系统的收发数字阵列智能天线方向图优化与应用,开展可用于在轨自主重构的稳健快速方向图综合算法以及用于离线精确方向图控制的综合算法研究。通过设计和构建收发智能天线自动测试环境和相关软件,在42阵元三角栅格智能天线实验系统上完成了相关方向图综合算法的测试验证。具体工作为:（1）针对中大规模规则阵列任意形状赋形波束方向图综合优化,现有最小均方误差准则的交替投影算法（Least Mean Square Alternating Projection,LMS＿AP）稳健性较差的问题,分析定位原因。发现随着阵列规模增大,流形矩阵条件数急剧增大,算法数值稳定性变差。另外,随着方向图主瓣波束宽度增大,主奇异值个数急剧增大,算法逼近期望方向图的难度增大。因此,将权重系数矢量的范数作为正则化函数引入改进算法,得到对角加载的LMS＿AP表示形式。提出了根据阵列规模和波束宽度动态计算对角加载因子的动态对角加载下最小均方交替投影算法。所提出的算法可以有效的改善方向图综合算法针对不同规模阵列和各种波束形状的稳健性。（2）针对离线精确方向图综合优化,现有权向量正交分解算法（Weight vector ORthogonal Decomposition,WORD）旁瓣控制能力和稳定性差,迭代效率低的问题,提出了基于波束宽度约束的WORD改进算法。算法通过限制需要调整方向图增益的角度与参考角度之间的距离大于第一零点波束宽度的一半,显著改善算法稳定性,提高了旁瓣控制能力,提高了算法迭代效率,减少了算法的迭代次数。（3）针对42阵元三角栅格收发智能天线系统全面性能测试的需要,构建基于远场微波暗室的收发智能天线测试系统,完成了收发智能天线总控测试软件的设计。在此基础上,开展42阵元三角栅格收发智能天线实验系统的基本功能和性能测试。完成了本文所提出的方向图综合算法的实测验证,为相关技术的在LEO卫星通信系统的实际应用奠定了坚实基础。
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