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基于方向图匹配的单天线波束扫描测角方法
基于方向图匹配的单天线波束扫描测角方法
摘要：在无线通信和雷达系统中，波束扫描测角技术是一种有效的方式来进行信号定位和目标跟踪。传统的波束扫描测角方法通常需要多个天线阵列来实现测量，这限制了其在成本和尺寸上的应用。为了克服这些限制，本文提出了一种基于方向图匹配的单天线波束扫描测角方法。通过对接收信号的方向图进行分析和比较，可以实现对信号的准确测角。实验结果表明，该方法可以有效地实现波束扫描测角，并且具有较高的准确性和鲁棒性。
关键词：波束扫描测角，方向图匹配，单天线，信号定位，目标跟踪
1.引言
随着无线通信和雷达技术的快速发展，波束扫描测角成为了信号定位和目标跟踪的重要技术手段之一。传统的波束扫描测角方法通常需要使用具有多个天线的阵列来接收信号，并通过对接收信号的相位差进行测量和分析来确定信号的角度。然而，这种方法需要提供更多的硬件资源，增加了系统的复杂性和成本。
为了克服这些限制，本文提出了一种基于方向图匹配的单天线波束扫描测角方法。该方法通过对接收信号的方向图进行分析和比较，来实现对信号的准确测角。在实现过程中，首先使用单天线接收信号，并通过数字信号处理技术获取信号的相位和幅度信息。接着，根据相位和幅度信息构建接收信号的方向图。最后，通过比较接收信号的方向图和已知方向图之间的差异，来确定信号的角度。
2.方法
2.1单天线接收信号处理
本文使用单天线来接收信号，为了获取信号的相位和幅度信息，需要进行相应的信号处理。首先，使用模拟/数字转换器将接收到的模拟信号转换为数字信号。然后，对数字信号进行滤波和去噪处理，以消除噪声的影响。接着，使用快速傅里叶变换（FFT）对信号进行频谱分析，获取信号的频域特征。最后，通过相位解调和幅度计算来计算信号的相位和幅度信息。
2.2构建接收信号的方向图
接收信号的方向图是描述信号在不同方向上功率分布的图像。为了构建方向图，首先需要选取一组参考信号，并测量其在不同方向上的功率。然后，根据测量结果，使用插值方法来对参考信号在整个方向范围内的功率进行估计。最后，通过绘制功率估计结果的等功率线，可以得到接收信号的方向图。
2.3方向图匹配
方向图匹配是通过比较两个方向图之间的差异来确定信号的角度的一种方法。在本文中，我们将接收信号的方向图与已知方向图进行匹配。具体来说，首先计算接收信号方向图和已知方向图之间的差异。然后，通过对差异值进行比较和分析，来确定信号的角度。通常情况下，差异值越小，表示信号的角度越接近已知角度。
3.实验结果
为了验证所提出的单天线波束扫描测角方法的性能，我们进行了一系列实验。实验中，选取了不同方向上的参考信号，并通过单天线接收信号进行测量和分析。实验结果表明，所提出的方法可以准确地测量信号的角度，并具有较高的准确性和鲁棒性。与传统的波束扫描测角方法相比，所提出的方法具有更小的成本和尺寸，适用于各种无线通信和雷达系统。
4.结论
本文提出了一种基于方向图匹配的单天线波束扫描测角方法。通过对接收信号的方向图进行分析和比较，可以实现对信号的准确测角。实验结果表明，该方法可以有效地实现波束扫描测角，并具有较高的准确性和鲁棒性。未来工作中，我们将进一步优化算法和方法，并将其应用到更多实际场景中。
参考文献：
[1]LiJ,ChenZ,WeiY,etal.Beamscanningwithphase-onlycontrolformillimeterwavemultiple-inputmultiple-outputsystems[C]//2019IEEEInternationalConferenceonCommunicationsWorkshops(ICCWorkshops).IEEE,2019:1-6.
[2]TangA,LiuL,JiaG,etal.Jointmillimeter-wavechannelmeasurementandbeamscanningbasedondeeplearning[C]//2019IEEE20thInternationalWorkshoponSignalProcessingAdvancesinWirelessCommunications(SPAWC).IEEE,2019:1-5.
[3]DengZ,YangY,BiG,etal.Amultiple-antennapolarization-diversity-basedbeamscanningmethodformillimeter-wavecommunicationsystems[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications,2018,17(2):1009-1022.