頻差對方向圖綜合的影響及解決方法

摘 要：為解決各調頻發(fā)射機開(kāi)機時(shí)載波頻差對天線(xiàn)陣列方向圖綜合的影響，這里利用了DFT 最大值譜線(xiàn)及與其相鄰兩根譜線(xiàn)系數的實(shí)部（或虛部）進(jìn)行插值得到各個(gè)發(fā)射機載波頻率的估算值，然后提出了一種有效的補償方法，以減少頻差引起的瞬時(shí)相位差對方向圖綜合的影響。仿真實(shí)驗表明：此方法頻率估算精度較高，采用該方法可以有效的解決頻差對天線(xiàn)陣列方向圖綜合的影響。

　　0 引言

　　在通信條件惡化，環(huán)境、地形等不利于通信時(shí)，可以考慮利用智能天線(xiàn)技術(shù)將多部發(fā)射機組成一個(gè)天線(xiàn)陣列并機工作，與單部發(fā)射機相比，發(fā)射功率更大，方向性更強，更加有利于通信?，F研究對發(fā)射機載波頻差對天線(xiàn)方向圖的影響進(jìn)行了仿真分析，而后利用DFT 最大值譜線(xiàn)及與其相鄰兩根譜線(xiàn)系數的實(shí)部（或虛部）進(jìn)行插值得到頻率估計值，然后采用數字振蕩器進(jìn)行頻偏校正，并且通過(guò)MATLAB/ SIMULINK仿真實(shí)驗驗證了這種方法是可行的，取得了較好的效果。

　　1 實(shí)驗原理

　　1.1 系統框圖

　　這里實(shí)驗系統是利用智能天線(xiàn)技術(shù)將多部調頻發(fā)射機組合成一個(gè)均勻直線(xiàn)陣列，以期在通信條件惡化時(shí)保證通信正常進(jìn)行。但是在發(fā)射機開(kāi)機之后，各發(fā)射機載波頻率會(huì )有所不同，這樣會(huì )對合成后的天線(xiàn)方向圖產(chǎn)生嚴重的影響，進(jìn)而影響通信能力的增強。為此，提出了首先對各個(gè)載頻進(jìn)行精確估計，然后利用數字振蕩器對頻率進(jìn)行校正，使各發(fā)射機調頻輸出信號載頻相同，以獲得較好的方向圖。仿真實(shí)驗系統框圖如圖1 所示。

圖1 簡(jiǎn)單仿真實(shí)驗系統

　　該實(shí)驗需用5 部調頻發(fā)射機組成一個(gè)均勻直線(xiàn)陣列，以第一部發(fā)射機的調頻輸出信號的載頻為參考，利用離散傅里葉變換（DFT，Discrete Fourier Transform），最大值譜線(xiàn)及與其相鄰兩根譜線(xiàn)系數的實(shí)部（或虛部）進(jìn)行插值得到頻率估計值，然后進(jìn)行頻率校正直至各調頻輸出信號載頻基本相同。其中，參考信號的獲取是通過(guò)在天線(xiàn)底端加一個(gè)耦合器及其匹配電路，然后將信號引入頻率估計端口進(jìn)行數值運算。

　　1.2 直線(xiàn)陣模型

　　該研究將各發(fā)射機天線(xiàn)組成一均勻直線(xiàn)陣列，這是一種最簡(jiǎn)單的陣列結構，所有陣元等間距排列在一條直線(xiàn)上。假設陣元的位置位于（xm, ym ），m =1,2,……,N ,以原點(diǎn)為參考點(diǎn)，α表示方位角（入射信號與y 軸的夾角，也就是與陣列法線(xiàn)的夾角），如圖2 所示。圖2 中d 為陣元間距（一般為入射信號波長(cháng)的一半），以最左邊的陣元為參考點(diǎn)，α 為入射到陣列上的平面波的方位角。

圖2 均勻直線(xiàn)陣示意