一种高效稳健的均匀圆阵互耦校正方法  

An Efficient and Robust Calibration Method of Mutual Coupling for Uniform Circular Array

作　　者：刘松[1,2] 廖勇 谢远举[1] 

机构地区：[1]重庆大学飞行器测控与通信教育部重点实验室,重庆400044 [2]西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,陕西西安710071

出　　处：《电子学报》2017年第9期2170-2176,共7页Acta Electronica Sinica

基　　金：国家自然科学基金重大研究计划培育项目(No.91438104);国家自然科学基金(No.61501066;No.61571069);重庆市基础与前沿研究计划项目(No.cstc2015jcyj A40003);西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室开放基金(No.ISN16-03);中央高校基本科研业务费重点基金(No.CDJZR165505)

摘　　要：紧凑均匀圆阵(UCA)的强电磁互耦效应严重影响波束赋形(BF)和波达方向(Do A)估计的性能,本文利用UCA的特殊圆对称性,提出了一种稳健高效的互耦参数校正方法.该方法只需要单个信源和单次校正实验,并且信源方向并不需要事先精确校准.首先互耦矩阵在离散傅里叶空间被转化为具有中心对称的一个参矢量,随后在一个有限的先验二维空间角域内进行搜索,从而根据基于对称性的目标函数将互耦参数估计出来.仿真对比实验验证了新校正算法的有效性和鲁棒性,同时揭示了秩损(RARE)校正方法不够稳健,为基于UCA的雷达、移动通信等应用提供了简单且高效的互耦误差校正方法.The strong electromagnetic mutual coupling effect of a compact uniform circular array（ UCA） will severely degrade the performance of beamforming（ BF） or direction-of-arrival（ Do A） estimation. Based on the special circular symmetry of a UCA,a newefficient and robust calibration method is proposed for the mutual coupling effect. Only one single signal source and one trial are required to complete the calibration,and the direction of the signal source does not need to be calibrated beforehand. First in discrete Fourier transform（ DFT） space,the mutual coupling matrix（ MCM） is transformed to be a centrosymmetric vector. Then in a prior 2D spatial angular domain,limited angle searching is carried out to get the estimate of the parameters according to a novel objection function based on the symmetry. Comparative simulations verify the effectiveness and robustness of the newalgorithm and at the same time reveal that method based on rank reduction（ RARE） lacks robustness,and thus a simple and efficient approach for mutual coupling calibration is provided when UCA is applied in radar,mobile communication system etc.

关 键 词：阵列信号处理 波达方向估计 阵列校正 均匀圆阵 电磁互耦 秩损方法 

分 类 号：TN911.7[电子电信—通信与信息系统]