Сравнительный анализ алгоритмов формирования диаграмм направленности в условиях воздействия двух мешающих сигналов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Новожилов А. В., Лапин С. С., Козин А. М. Сравнительный анализ алгоритмов формирования диаграмм направленности в условиях воздействия двух мешающих сигналов // Молодой ученый. — 2011. — №6. Т.1. — С. 89-92. — URL https://moluch.ru/archive/29/3367/ (дата обращения: 11.12.2018).

В настоящее время сильно возросло количество беспроводных устройств, многие из которых работают без связи друг с другом, но в одном частотном диапазоне. Каждое такое устройство является источником помех для других.

Использование антенных решеток позволяет подавлять мешающие сигналы, приходящие с отличных направлений от прихода полезного сигнала[1]. Это выполняется за счет формирования диаграммы направленности(ДН). Существует несколько известных алгоритмов для формирования диаграмм направленности[3], но нигде не встречается их сравнительная характеристика, чему и посвящены были данные исследования.

Для исследований была выбрана 7-ми элементная решетка (смоделированная в среде MATLAB), расстояние между элементами λ/2(где λ рабочая длина волны).

Расстояние между элементами было выбрано из следующего исследования:

Изменяли, расстояние между элементами антенной решетки от 0 до 2λ с шагом 0,1λ. Полученные результаты приведены на рисунке 1.

Рис.1

При сближении элементов ДН становится практически ненаправленной. А при увеличении отношения расстояния между элементами к длине волны (относительно 0.5) формируются дополнительные максимумы в ДН.

В исследованиях рассматривали 3 алгоритма: Винера-Хопфа[2], минимальной дисперсии[3] и средней квадратичной ошибки[3].

Параметры для прихода помехи и полезного сигнала выбрали следующие:

угол прихода сигнала 45º. Угол прихода помехи 1 от 0º до 45º.Угол прихода помехи 2 от 90º до 45º. Шаг 1º. Получили следующие результаты:

График величины подавления диаграммы направленности с угла прихода полезного сигнала:

Рис.2

Результаты исследований представлены на рисунках 2,3,4,5.

Из графика, представленного на рисунке 2, можно сделать следующие выводы:

При секторе прихода помех более 42º градусов лучше использовать алгоритм минимума средней квадратичной ошибки, так как в этом диапазоне алгоритм позволяет сохранить наименьшее значение подавления полезного сигнала.

При секторе прихода помех менее 42º следует использовать алгоритм Винера-Хопфа, так как уровень подавления полезного сигнала в этом диапазоне наименьший.

График смещения главного лепестка представлен на рисунке 3.


Рис.3

Выводы, следующие из графика, изображенного на рисунке 3:

Лучше всех себя показал алгоритм минимума средней квадратичной ошибки, так как отклонение главного лепестка началось лишь при секторе направления помех 42°, а полная потеря полезного сигнала при секторе прихода помех 10°.

Графики подавления мешающего сигнала (рис. 4 рис. 5):

Рис.4

Рис.5

Выводы по полученным графикам подавления мешающего сигнала:

Из графика на рис. 4 видно, что подавление помехи не равномерно и вид графика приближенно напоминает диаграмму направленности ненаправленной антенной решетки, причем наибольшее подавление в минимумах этой диаграммы.

Из графика на рис. 5 более равномерное, но алгоритм минимума средней квадратичной ошибки оказал большее подавление помехи с угла прихода 90°-45°.

Выводы по исследованиям: В ходе этих исследований наилучшим оказался алгоритм минимизации средней квадратичной ошибки практически по всем показателям. Алгоритм Винера-Хопфа стоит применять, когда сектор прихода помех менее 42°. Алгоритм минимальной дисперсии оказался средним по всем показателям. При заранее известном угле прихода помехи, если есть возможность, следует разместить антенную решетку так чтобы помеха приходила на минимумы ненаправленной диаграммы направленности этой решетки.


Литература:

  1. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию / Пер. с англ. В.Г. Челпанова, В.А. Лексаченко. – М.: Радио и связь, 1986.

  2. Джиган В.И. Плетнева И.Д. Информационные технологии. – М., 2008.

  3. Воскресенский Д. И., Гостюхин В. Л., Максимов В. М., Пономарёв Л.

  4. Ross Frank. Smart Antennas for Wireless Communications. 2005.

Основные термины (генерируются автоматически): полезный сигнал, сектор прихода помех, квадратичная ошибка, алгоритм минимума, MATLAB, угол прихода, мешающий сигнал, главный лепесток, антенная решетка, угол прихода помехи.


Похожие статьи

Алгоритм UCA Root Rare для задач пеленгования источников...

Неизвестные направления прихода волн характеризуются парами углов и , где азимут, угол места.

Алгоритм UCA‑Root‑Rare является обобщением алгоритма Root‑MUSIC для случая частично калиброванных антенных решёток.

Моделирование адаптивного компенсатора радиопомех на основе...

- импульсная помеха и ЧТ-сигнал (частотная телеграфия)

2. Ануфриев И. Е., Смирнов А. Б., Смирнова Е. Н., Matlab7.

Основные термины (генерируются автоматически): импульсная помеха, полезный сигнал, узкополосная помеха, корреляционная матрица, наискорейший...

Корреляционные методы пеленгования источников излучения

Полезная информация. Спецвыпуски. Как опубликовать статью.

IEEE, 68, 654 (1980). 3. Ермолаев В. Т., Флаксман А. Г. Методы оценивания параметров источников сигналов и помех, принимаемых антенной решеткой.

Пути повышения эффективности систем скрытной радиолокации

К основным недостаткам адаптивных методов пространственной обработки можно отнести необходимость априорного знания направления прихода мешающих сигналов и помех для их подавления...

Потенциальные возможности пространственно-корреляционного...

Известно, что процесс приема и обработки сигналов сопровождается наличием естественных и искусственных помех.

Ввод временных задержек на каждом этапе сканирования виртуально позиционирует элементы АР на одну линию ортогонально направлению прихода сигнала (см...

Влияние эффектов Доплера на OFDM сигнал | Статья в журнале...

где — порядковый номер принятого отраженного сигнала; — задержка распространения сигнала для луча ; — угол прихода сигнала. Влияние этого эффекта оказывается более существенным по сравнению с Доплеровским расширением спектра...

Ошибка преобразования в пространство лучей | Статья в журнале...

Более того, однородная кольцевая антенная решётка (ОКАР) имеет одинаковые характеристики, не зависящие от углов прихода волн, излучённых источником радиоизлучения (ИРИ), и может одновременно оценивать углы азимута и места.

Адаптивная фильтрация коррелированных помех

Из анализа таблицы следует, что при порядке фильтра q=3 выигрыш в вычислительных затратах составляет 8 раз при квадратичном

Для учёта прохождения полезного сигнала воспользуемся анализом коэффициента улучшения отношения сигнал‑(помеха+шум) по всем...

Способы сохранения целостности ВЧ-сигнала в печатном...

Современные печатные платы становятся непригодными для таких скоростей из-за большого уровня помех.

Это обеспечит ослабление отражения и искажения фронтов сигналов при прохождении этого угла.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Алгоритм UCA Root Rare для задач пеленгования источников...

Неизвестные направления прихода волн характеризуются парами углов и , где азимут, угол места.

Алгоритм UCA‑Root‑Rare является обобщением алгоритма Root‑MUSIC для случая частично калиброванных антенных решёток.

Моделирование адаптивного компенсатора радиопомех на основе...

- импульсная помеха и ЧТ-сигнал (частотная телеграфия)

2. Ануфриев И. Е., Смирнов А. Б., Смирнова Е. Н., Matlab7.

Основные термины (генерируются автоматически): импульсная помеха, полезный сигнал, узкополосная помеха, корреляционная матрица, наискорейший...

Корреляционные методы пеленгования источников излучения

Полезная информация. Спецвыпуски. Как опубликовать статью.

IEEE, 68, 654 (1980). 3. Ермолаев В. Т., Флаксман А. Г. Методы оценивания параметров источников сигналов и помех, принимаемых антенной решеткой.

Пути повышения эффективности систем скрытной радиолокации

К основным недостаткам адаптивных методов пространственной обработки можно отнести необходимость априорного знания направления прихода мешающих сигналов и помех для их подавления...

Потенциальные возможности пространственно-корреляционного...

Известно, что процесс приема и обработки сигналов сопровождается наличием естественных и искусственных помех.

Ввод временных задержек на каждом этапе сканирования виртуально позиционирует элементы АР на одну линию ортогонально направлению прихода сигнала (см...

Влияние эффектов Доплера на OFDM сигнал | Статья в журнале...

где — порядковый номер принятого отраженного сигнала; — задержка распространения сигнала для луча ; — угол прихода сигнала. Влияние этого эффекта оказывается более существенным по сравнению с Доплеровским расширением спектра...

Ошибка преобразования в пространство лучей | Статья в журнале...

Более того, однородная кольцевая антенная решётка (ОКАР) имеет одинаковые характеристики, не зависящие от углов прихода волн, излучённых источником радиоизлучения (ИРИ), и может одновременно оценивать углы азимута и места.

Адаптивная фильтрация коррелированных помех

Из анализа таблицы следует, что при порядке фильтра q=3 выигрыш в вычислительных затратах составляет 8 раз при квадратичном

Для учёта прохождения полезного сигнала воспользуемся анализом коэффициента улучшения отношения сигнал‑(помеха+шум) по всем...

Способы сохранения целостности ВЧ-сигнала в печатном...

Современные печатные платы становятся непригодными для таких скоростей из-за большого уровня помех.

Это обеспечит ослабление отражения и искажения фронтов сигналов при прохождении этого угла.

Задать вопрос