مطالعه و شبیه سازی و مقایسه روش های کالیبراسیون آرایه
 
 
استاد راهنما:
دکترمحمود کریمی
 
مهرماه 1391
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
 
مطالعه و شبیه سازی و مقایسه روش های کالیبراسیون آرایه
 
به کوشش
پریسا علامه زاده
 
 
دراین پایان نامه به مطالعه و مطالعه روشهای کالیبراسیون آرایه و شبیه سازی و مقایسه عملکرد تعدادی از آنها پرداخته می گردد. کالیبراسیون آرایه عبارت از تنظیماتی به مقصود جبران اثراتی مثل تغییر مکان، تغییر دما، تغییر مشخصات آنتن و…. می باشد. با بهره گیری از کالیبراسیون آرایه، ما به تصحیح مدل پاسخ آرایه برای خطاهایی که به واسطه چندین نقص به وجود می آید می پردازیم، که این نقصها می تواند شامل، خطای فاز یا گین گیرنده، عدم تعادل بین کانال های I و Q، کوپلینگ متقابل یا عدم اطمینان از مکان المانها باشد. در هنگام مطالعه عملکرد الگوریتم های کالیبراسیون آرایه، از جهت یابی با بهره گیری از الگوریتم میوزیک به مقصود مقایسه دقت جهت یابی و قدرت تفکیک پیش از کالیبره کردن آرایه و پس از آن بهره گیری خواهد گردید.
واژگان کلیدی: کالیبراسیون، پردازش آرایه ای، الگوریتم های کالیبراسیون مکانی و گین و فاز
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست مطالب
 
عنوان                                                                                                              صفحه
فصل اول: مقدمه……………………….. 1
1-1– انواع الگوریتم های کالیبراسیون آرایه   3
2-1– فواید کالیبراسیون……………… 7
فصل دوم: مطالعه بعضی الگوریتم های کالیبراسیون آرایه 10
مقدمه 11
1-2- انواع الگوریتم های جهت یابی مقاوم 11
1-1-2- الگوریتم جهت یابی و عملکرد آزمایشی کالیبراسیون توسط کاوه 12
2-1-2- روش دقیق تخمین DOA براساس تجزیه ویژه توسط Weiss 25
3-1- 2- کالیبراسیون آرایه در حضور خطای گین و فاز وابسته به جهت آنتن 35      
4-1- 2 تخمین DOA 41
5-1- 2- الگوریتم خودکالیبراسیون وتخمین DOA برای آرایه دایره یکنواخت 47  
2-2- اقدام کالیبراسیون با بهره گیری از ماتریس کالیبراسیون 51
1-2- 2- کالیبراسیون گین و فاز 52
1-1-2-2- کالیبراسیون گین وفازتوسط تجزیه ویژه وعناصرماتریس هم بستگی .52
2-1-2-2- روش سریع کالیبراسیون برای خطای گین وفازاز آرایه های LES .58
3-1-2-2-الگوریتم کالیبراسیون برای خطای گین وفاز براساس یک قید غیرخطی .62
4-1-2-2- یک الگوریتم بازگشتی .66
2-2- 2- کالیبراسیون گین و فاز و تزویج متقابل .71
1-2-2- 2- کالیبراسیون آرایه درحضور ضرایب تزویج متقابل وگین وفاز نامعلوم 71
2-2-2-2-تخمین ضرایب تزویج متقابل باوجودقیدوشرط برای کالیبراسیون آرایه .76
3-2-2-2- الگوریتم کالیبراسیون آرایه با وجود خطای گین و فاز .82
3-2- 2- کالیبراسیون مکانی .91
1-3-2-2- کالیبراسیون با بهره گیری از حداقل کردن نرم بردار خطا .91
4-2- 2- کالیبراسیون عمومی(گین و فاز و مکان) .96
1-4-2-2- روش تجزیه ویژه برای پردازش آرایه وکالیبراسیون باتغییرات گین وفاز . 96
2-4-2-2- کالیبراسیون آرایه در حضور خطای گین و فاز و تزویج متقابل . 106
3-4-2-2- یک روش عمومی برای کالیبراسیون مکانی و گین و فاز آرایه . 115
3-2- روش های مقاوم شکل دهی آرایه .124
1-3-2- کالیبراسیون گین وفازبرای شکل دهی پرتوبه صورت وفقی وجهت یابی .125
2-3-2- شکل دهی پرتوبه فرم وفقی توسط بردارکالیبراسیون باگین وفازنامعلوم .131
3-3-2- الگوریتم خود کالیبراسیون .135
نتیجه گیری .143
فصل سوم: کالیبراسیون مکان وگین وفاز توسط حداقل کردن نرم بردار خطا………………………………….. 144
مقدمه .145
1-3- الگوریتم های کالیبراسیون خارجی .149
1-1-3- روش حداقل مربعات .154
2-1-3- روش beamsum .157
2-3- الگوریتم های خود کالیبراسیون .161
3-3- الگوریتم کالیبراسیون گین و فاز . 164
شبیه سازی .165
فصل چهارم: یک روش عمومی برای کالیبراسیون مکانی و گین و فاز آرایه………………………………… 169
مقدمه .170
1-4- مدل ریاضیاتی . 170
2-4- کالیبراسیون عمومی .175
نتیجه گیری .181
فصل پنجم: کالیبراسیون گین و فاز آرایه 182
مقدمه .183
1-5- روش های کالیبراسیون آرایه .184
1-1-5- الگوریتم اول کالیبراسیون گین و فاز با بهره گیری از تجزیه ویژه .187
2-1-5- الگوریتم دوم کالیبراسیون گین وفاز توسط عناصر ماتریس همبستگی .189
نتیجه گیری .192
فصل ششم: مطالعه و مقایسه چند روش کالیبراسیون با یکدیگر…………………………….. 193
مقدمه .194
1-6- الگوریتم کالیبراسیون مکان .194
1-1-6- الگوریتم اول روش حداقل مربعات .195
2-1-6- الگوریتم دوم روش beamsum .200
2-6- الگوریتم کالیبراسیون گین و فاز با معیار حداقل مربعات .207
3-6- کالیبراسیون گین و فاز توسط تجزیه ویژه و عناصر ماتریس همبستگی .212
4-6- الگوریتم کالیبراسیون عمومی .219
5-6- مطالعه عملکردالگوریتمهای کالیبراسیون باالگوریتم MUSICبامعیاردقت .223
1-5-6- کالیبراسیون گین وفازتوسط تجزیه ویژه وعناصرماتریس همبستگی .224
2-5-6- الگوریتم کالیبراسیون عمومی 1.23
3-5-6- الگوریتم های کالیبراسیون مکان بامعیارحداقل مربعات و beamsum .234
4-5-6- الگوریتم کالیبراسیون گین و فاز با معیار حداقل مربعات .241
6-6-مطالعه عملکردالگوریتمهای کالیبراسیون با MUSIC با معیار Resolution .244
1-6-6- کالیبراسیون گین وفازتوسط تجزیه ویژه وعناصرماتریس همبستگی .245
2-6-6- الگوریتم کالیبراسیون عمومی .252
3-6-6- الگوریتم های کالیبراسیون مکان بامعیارحداقل مربعات و beamsum .255
4-6-6- الگوریتم کالیبراسیون گین و فاز با معیار حداقل مربعات .261
نتیجه گیری .264
فصل هفتم: نتیجه گیری و پیشنهادات……….. 266  
نتیجه گیری .267
پیشنهادات .269
مراجع .270
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جداول
 
 
عنوان                                                                                                               صفحه
 
جدول شماره یک . مقدار قله در حالت کالیبره شده وکالیبره نشده پس ازده بار اجرای برنامه در الگوریتم اول گین و فاز( با بهره گیری از تجزیه ویژه) ومقدار میانگین قله ومقدارجذرمیانگین مربع خطا با معیار دقت .229
جدول شماره دو . مقدار قله در حالت کالیبره شده و کالیبره نشده پس ازده باراجرای برنامه     در الگوریتم دوم گین و فاز ( با بهره گیری از ماتریس هم بستگی) ومقدار میانگین قله و مقدار     انحراف معیار با معیار دقت .230
جدول شماره سه . مقدارقله در حالت کالیبره شده و کالیبره نشده پس ازده بار اجرای برنامه در الگوریتم کالیبراسیون عمومی و مقدار میانگین قله ومقدار انحراف معیار بامعیار دقت .233
جدول شماره چهار . مقدارقله درحالت کالیبره شده وکالیبره نشده پس ازده باراجرای برنامه   در الگوریتم کالیبراسیون مکان حداقل مربعات و مقدار میانگین قله و مقدار انحراف معیار با   معیار دقت .239
جدول شماره پنج . مقدارقله درحالت کالیبره شده و کالیبره نشده پس ازده باراجرای برنامه       در الگوریتم کالیبراسیون مکان beamsum و مقدار میانگین قله و مقدار انحراف معیار با   معیار دقت .240
جدول شماره شش . مقدارقله درحالت کالیبره شده وکالیبره نشده پس ازده باراجرای برنامه   در الگوریتم کالیبراسیون گین و فاز حداقل مربعات ومقدار میانگین قله ومقدارانحراف معیار     با معیار دقت .243
جدول شماره هفت . مقدار قله ها در حالت کالیبره شده و کالیبره نشده پس از ده باراجرای برنامه در الگوریتم اول گین و فاز( با بهره گیری از تجزیه ویژه) و مقدار میانگین قله هاو مقادیر انحراف معیار با معیار قدرت تفکیک .250
جدول شماره هشت . مقدار قله ها درحالت کالیبره شده وکالیبره نشده پس از ده بار اجرای برنامه در الگوریتم دوم گین وفاز( با بهره گیری از ماتریس هم بستگی) ومقدار میانگین قله هاو مقادیر انحراف معیار با معیار قدرت تفکیک .251
جدول شماره نه . مقدارقله هادرحالت کالیبره شده وکالیبره نشده پس ازده باراجرای برنامه   در الگوریتم کالیبراسیون عمومی و مقدار میانگین قله ها ومقادیرانحراف معیار بامعیارقدرت     تفکیک .254
جدول شماره ده . مقدار قله ها در حالت کالیبره شده و کالیبره نشده پس از ده بار اجرای     برنامه درالگوریتم کالیبراسیون مکان حداقل مربعات ومقدار میانگین قله ها ومقادیرانحراف       معیار با معیار قدرت تفکیک .257
جدول شماره یازده . مقدار قله ها درحالت کالیبره شده و کالیبره نشده پس ازده بار اجرای   برنامه درالگوریتم کالیبراسیون مکان beamsum ومقدار میانگین قله ها و مقادیر انحراف     معیار با معیار قدرت تفکیک .260
جدول شماره دوازده . مقدارقله ها درحالت کالیبره شده وکالیبره نشده پس از ده بار اجرای   برنامه درالگوریتم کالیبراسیون گین وفازحداقل مربعات ومقدارمیانگین قله هاومقادیرانحراف     معیار با معیار قدرت تفکیک .263
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل ها
 
 
عنوان                                                                                                              صفحه
شکل (1-2) . نمودارگین برحسب زاویه افقی بامقادیرمختلف ازپهنی زاویه(برای و ) .69
شکل (1-3) . سناریویی از یک آرایه هوایی .148
شکل (1-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی وواقعی Jخطوط تو پرو میان بردار هدایت تخمینی وواقعی J2 (.-)درالگوریتم مکان حداقل مربعات برحسبSNR(dB) .198
شکل (2-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی و واقعی J خطوط تو پر و میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 (.-) در الگوریتم مکان حداقل مربعات بر حسب تعداد نمونه هاdB30=SNR . 199
شکل (3-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی و واقعی J خطوط تو پر و میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 (.-) درالگوریتم مکان حداقل مربعات بر حسب تعداد نمونه هاdB20=SNR . 199
شکل (4-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی و واقعی J خطوط تو پر و میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 رنگ خط چین (–) در الگوریتم مکان beamsum بر حسب SNR(Bd) . 201
شکل (5-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 خطوط تو پر در الگوریتم مکان beamsum خط چین (–) و حداقل مربعات(.-) بر حسب SNR(Bd) . 201
شکل (6-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی و واقعی J خطوط تو پر و میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 در الگوریتم مکان beamsum خط چین(–)و حداقل مربعات(.-) بر حسب SNR(dB) . 202
شکل (7-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی و واقعی J خطوط تو پر و میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 در الگوریتم مکان beamsum خط چین(–) بر حسب تعداد نمونه ها dB30=SNR . 202
شکل (8-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی و واقعی Jخطوط تو پر و میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 در الگوریتم مکان beamsum خط چین(–) بر حسب تعداد نمونه ها dB20=SNR . 203
شکل (9-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی و واقعی J خطوط تو پر و میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 در الگوریتم مکان beamsum خط چین (–) و حداقل مربعات(.-) بر حسب تعداد نمونه ها dB30=SNR . 203
شکل (10-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 در الگوریتم مکان beamsum خط چین(–)وحداقل مربعات(.-)برحسب تعداد نمونه ها dB30=SNR . 204
شکل (11-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی و واقعی J خطوط تو پر و میان بردار هدایت تخمینی وواقعی J2 درالگوریتم مکان حداقل مربعات(.- )برحسب SNR (Bd) . 205
شکل (12-6). نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی و واقعی J خطوط تو پر و میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 در الگوریتم مکان حداقل مربعات (.- ) و beamsum خط چین(- – ) بر حسب SNR(Bd) . 205
شکل (13-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت فرضی و واقعی J خطوط تو پر و میان خطای بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 در الگوریتم مکان beamsum خط چین(- -) بر حسب SNR(Bd) . 206
شکل (14-6) . نمودار خطای میان بردار هدایت تخمینی و واقعی J2 در الگوریتم مکان حداقل مربعات(.-) و beamsum خط چین(- -) بر حسب SNR(Bd) . 206
شکل (15-6) . نمودار خطای میان بردار گین تخمینی و واقعی11 Jخط چین (- -) در الگوریتم گین و فاز حداقل مربعات و میان بردار گین فرضی و واقعی1 J خطوط تو پر بر حسب SNR(Bd) . 209
شکل (16-6) . نمودار خطای میان بردار فاز تخمینی و واقعی11JJ خط چین(- -) در الگوریتم گین و فاز حداقل مربعات و میان بردار فاز فرضی و واقعی1 JJ خطوط تو پر بر حسب SNR(Bd) . 209
شکل (17-6) . نمودار خطای میان بردار گین تخمینی و واقعی11 Jخط چین(- -) در الگوریتم گین و فاز حداقل مربعات و میان بردار گین فرضی و واقعی1 J خطوط تو پر بر حسب تعداد نمونه ها . 211
شکل (18-6) . نمودار خطای میان بردار فاز تخمینی و واقعی11 JJخط چین (- -) در الگوریتم گین و فاز حداقل مربعات و میان بردار فاز فرضی و واقعی1 JJ خطوط تو پر بر حسب تعداد نمونه ها . 211
شکل (19-6) . نمودار خطای میان بردار گین تخمینی و واقعی11 J در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (- .)و الگوریتم دوم(کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) (.- .) بر حسب SNR(Bd) . 213
شکل (20-6) . نمودار خطای میان بردار گین تخمینی و واقعی11 J در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (- .)و الگوریتم دوم(کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) (.- .) ومیان بردار گین فرضی و واقعی1J خطوط تو پر بر حسب SNR(Bd) . 214
شکل (21-6). نمودار خطای میان بردار فاز تخمینی و واقعی11J J در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (. – .)والگوریتم دوم(کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) (- .)و میان بردار فاز فرضی و واقعی1J J خطوط تو پر بر حسب SNR(Bd) . 214
شکل (22-6) . نمودار خطای میان بردار فاز تخمینی و واقعی11J J در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (. – .)والگوریتم دوم(کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) (- .) بر حسب SNR(Bd) . 215
شکل (23-6) . نمودار خطای میان بردار گین تخمینی و واقعی11J در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (- .)والگوریتم دوم (کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) خط چین (- -) و میان بردار گین فرضی و واقعی 1J خطوط تو پر بر حسب تعداد نمونه ها . 217
شکل (24-6) . نمودار خطای میان بردار گین تخمینی و واقعی11J در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (- .)والگوریتم دوم (کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) خط چین (- -) بر حسب تعداد نمونه ها . 217
شکل (25-6) . نمودار خطای میان بردار فاز تخمینی و واقعی11JJ در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (- .)والگوریتم دوم(کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) خط چین(- -) و میان بردار فاز فرضی و واقعی 1JJ خطوط توپر بر حسب تعداد نمونه ها . 218
شکل (26-6) . نمودار خطای میان بردار فاز تخمینی و واقعی11JJ در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (- .)والگوریتم دوم(کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) خط چین(- -) بر حسب تعداد نمونه ها . 218
شکل (27-6) . نمودار خطای میان بردارگین تخمینی و واقعی11J (- -) و میان بردارگین فرضی و واقعی1J در الگوریتم کالیبراسیون عمومی خطوط توپر بر حسب SNR(Bd) . 220
شکل (28-6) . نمودار خطای میان بردار فاز تخمینی و واقعی11JJ (- -) و میان بردار فاز فرضی و واقعی1JJ درالگوریتم کالیبراسیون عمومی خطوط توپر بر حسب SNR(Bd) . 221
شکل (29-6) . نمودار خطای میان بردارگین تخمینی و واقعی11J (- -) و میان بردارگین فرضی و واقعی1J درالگوریتم کالیبراسیون عمومی خطوط توپر بر حسب تعدادنمونه ها . 222
شکل (30-6) . نمودار خطای میان بردار فاز تخمینی و واقعی11JJ (- -) و میان بردار فاز فرضی وواقعی1JJ درالگوریتم کالیبراسیون عمومی خطوط توپر برحسب تعداد نمونه ها . 222
شکل (31-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده(خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (خط چین–) بر حسب زاویه . 225
شکل (32-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده(خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (خط چین–) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده . 225
شکل (33-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز دوم (کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی)(خط چین–) بر حسب زاویه . 226
شکل (34-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز دوم (کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی)(خط چین–) بر حسب زاویه . 227
شکل (35-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز دوم (کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی)(خط چین –) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده . 228
شکل (36-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه)و دوم(کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) (خط چین– و. -) بر حسب زاویه . 228
شکل (37-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه)و دوم(کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) (خط چین– و .-) بر حسب زاویه درحالت بزرگ شده . 232
شکل (38-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم کالیبراسیون عمومی (خط چین–) بر حسب زاویه . 232
شکل (39-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم کالیبراسیون عمومی (خط چین–) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده . 235
شکل (40-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خط چین–)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم مکانی حداقل مربعات (.-) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده . 235
شکل (41-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خط چین–)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم مکانی beamsum (.-) بر حسب زاویه . 236
شکل (42-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خط چین–)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم مکانی beamsum (.-) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده . 237
شکل (43-6). نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خط چین–)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم مکانی حداقل مربعات(خطوط تو پر) و در الگوریتم مکانی beamsum(.-) بر حسب زاویه . 238
شکل (44-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خط چین–)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم مکانی حداقل مربعات(خطوط تو پر) و در الگوریتم مکانی beamsum(.-) بر حسب زاویه درحالت بزرگ شده . 238
شکل (45-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (.-)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز حداقل مربعات (خطوط تو پر) بر حسب زاویه . 242
شکل (46-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (.-)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز حداقل مربعات (خطوط تو پر) بر حسب زاویه درحالت بزرگ شده . 242
شکل (47-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده(خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (خط چین–) بر حسب زاویه . 246
شکل (48-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده(خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه) (خط چین–) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده . 246
شکل (49-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز دوم (کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی)(خط چین–) بر حسب زاویه . 247
شکل (50-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز دوم (کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی)(خط چین–) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده . 248
شکل (51-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه)و دوم(کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) (خط چین – و .-) بر حسب زاویه . 249
شکل (52-6) . ننمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط تو پر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز اول (کالیبراسیون با بهره گیری از تجزیه ویژه)و دوم(کالیبراسیون با بهره گیری از المان های ماتریس هم بستگی) (خط چین– و .-) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده . 249
شکل (53-6) . نمودارطیف MUSIC درحالت کالیبره نشده (خطوط توپر)وطیف MUSIC درحالت کالیبره شده درالگوریتم کالیبراسیون عمومی(خط چین)برحسب زاویه . 253
شکل (54-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط توپر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم کالیبراسیون عمومی (خط چین) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده . 253
شکل (55-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط توپر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم مکانی حداقل مربعات (خط چین) بر حسب زاویه . 256
شکل (56-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط توپر)و طیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم مکانی حداقل مربعات (خط چین) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده .256
شکل (57-6) . نمودارطیف MUSIC درحالت کالیبره نشده (خطوط توپر)وطیف MUSIC درحالت کالیبره شده درالگوریتم مکانی beamsum (خط چین)برحسب زاویه 259
شکل (58-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط توپر) و طیفMUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم مکانی beamsum (خط چین) بر حسب زاویه در حالت بزرگ شده . 259
شکل (59-6) . نمودار طیف MUSIC در حالت کالیبره نشده (خطوط توپر)وطیف MUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز حداقل مربعات (خط چین) بر حسب زاویه . 262
شکل (60-6) . نمودارطیف MUSIC درحالت کالیبره نشده (خطوط توپر)وطیفMUSIC در حالت کالیبره شده در الگوریتم گین و فاز حداقل مربعات (خط چین) بر حسب زاویه درحالت بزرگ شده . 262
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
فصل 1
مقدمه
 
 
 
 
 
 
 
 
 
کالیبراسیون آرایه عبارت می باشد از به روز رسانی و جبران خطای پارامترهای آنتن که در پروسه ساخت و یا در اثر عوامل دیگر ممکن می باشد به وجود بیایند که باعث تغییر پاسخ آرایه نسبت به پاسخ آرایه ایده آل می گردد. نمونه هایی از این روشها را در منابعی مانند [34-1] می توان دید. در یک آرایه عوامل متعددی اختلاف ذکر گردیده را به وجود می آورد که از آن جمله عبارتند از]4[:
1-کوپلینگ متقابل میان عناصر آرایه
2-خطا در مکان المانها یا معلوم نبودن جهت آنتن
3-عدم تعادل بین گین و فاز کانال های I و Q آنتن
4-خطای فاز یا گین گیرنده
5-اجزای غیر خطی
6-درست نبودن فرض far field
7-نشتی داخلی در سیستم
8-کوانتیزه کردن در شیفت دهنده های فازی یا در تضیف کننده ها یا در ADCها
معمولا عامل اصلی خطای کالیبراسیون مورد شماره (2) و سپس مورد شماره (1) و درنهایت کمی هم موردها شماره (3) و (4) می باشند و بقیه عوامل اثر کمی در مقدار خطا دارند.
این بدین معناست که کالیبراسیون عبارت می باشد از تخمین مجهولات با بهره گیری از پارامترهای معلوم و رساندن خطای ناشی از مقدار تخمین زده شده و مقدار واقعی به حداقل، به طوری که اختلاف نًرم پارامتر مجهول و پارامتر تخمین زده شده ، یعنی ، به صفر یا به حداقل برسد. حال که کالیبراسیون آرایه مد نظرمان می باشد بایستی پارامترهای مجهول آرایه که خطا را به وجود می آورند را مطالعه کنیم. خطای عمده کالیبراسیون ناشی از سه عامل گین و فاز و مکان و تزویج متقابل می باشند. این بدین معناست که می تواند گین و فاز یا مکان یا تزویج متقابل باشد. اگر در آرایه ای هر سه خطا موجود باشند بایستی هر سه را مطالعه کنیم اگر این طور نباشد اگر مثلا خطای مکان نداشته باشیم و تنها خطای تزویج متقابل داشته باشیم المان های قطری ماتریس کالیبراسیون خطای گین و فاز هر المان را نشان می دهند و المان های غیر قطری آن ضرایب تزویج متقابل بین المان ها را نشان می دهند.
برای تصحیح کردن مقدار پارامتر مجهول از اطلاعاتی که از داده های اندازه گیری شده به دست می آوریم بهره گیری می کنیم. به عنوان مثال کالیبراسیون مکان المانها ممکن می باشد با تکرار متوالی مراحل زیر صورت گیرد:
1-یک هدف با مکان نا معلوم حضور دارد و مکان المانها را معلوم فرض می کنیم و با بهره گیری از مکان مفروض المانها جهت این هدف را با روش های جهت یابی به دست می آوریم.
2-جهت هدف را معلوم فرض می کنیم و مکان المانها را به دست می آوریم.
برای مثال اگر در آزمایشگاه جهت هدف معلوم باشد گام اول را انجام نمی دهیم و تنها گام دوم را انجام می دهیم و ماتریس کالیبراسیون را به دست می آوریم.
1-1- انواع الگوریتم های کالیبراسیون آرایه
در این پایان نامه الگوریتم های مختلف مبتنی بر تخمین مقاوم DOA و انواع کالیبراسیون مکان و گین و فاز و تزویج متقابل و مقایسه آنها با همدیگر را مطالعه می گردد. این الگوریتم ها براساس معیارهای مختلفی اقدام می کنند مثلا بعضی از آنها براساس روش تجزیه ویژه اقدام می کنند که بار محاسباتی پیچیده ای دارند و بعضی دیگر از این الگوریتم ها به شیوه بازگشتی اقدام می کنند و بعضی دیگر براساس حداقل مربعات[1] نرم خطای بین مقادیر فرضی و واقعی اقدام می کنند. در آغاز به مطالعه انواع الگوریتم های مقاوم جهت یابی و تخمین DOA و سپس به کالیبره کردن و تخمین گین و فاز و تزویج متقابل و مکان المان ها می پردازیم. بعضی از این روش ها تنها برای آرایه های خطی یکنواخت می باشند و در حالی که بعضی دیگر ازاین روش ها هر آرایه ای با هر شکل دلخواهی را کالیبره می کنند.
در فصل دوم از این پایان نامه نامه الگوریتم های مختلف مبتنی بر تخمین مقاوم DOA  و انواع کالیبراسیون مکان و گین و فاز و تزویج متقابل و مقایسه آنها با همدیگر را مطالعه می کنیم که کلیه الگوریتم های این بخش را به سه دسته تقسیم می کنیم دسته اول شامل الگوریتم های مقاوم جهت یابی و تخمین مقاوم DOA می باشند. این دسته از الگوریتم ها تخمین DOA را نسبت به تغییر پارامترهای مختلف مانند مکان و گین و فاز و تزویج متقابل مقاوم می کنند و پس از آن به کالیبره کردن و تخمین گین و فاز و تزویج متقابل و مکان المان ها می پردازیم. این اقدام باعث می گردد تا تخمین مقاومتری از DOA به دست بیاوریم.
دسته دوم شامل الگوریتم هایی هستند که اقدام کالیبراسیون با بهره گیری از ماتریس کالیبراسیون انجام می دهند که این دسته خود شامل سه دسته می باشند الگوریتم های کالیبراسیون مکان و گین و فاز و تزویج متقابل را در بر می گیرند. این دسته اقدام کالیبراسیون را به صورت ماتریس جبران(اصلاح) انجام می دهند. بدین معنا که اگر ماتریس کالیبراسیون را در خروجی ضرب می کنیم خروجی تصحیح شده به دست بیاید. دسته آخر روش های مقاوم شکل دهی آرایه را شامل می شوند. این دسته از الگوریتم ها پس از اینکه DOA را تخمین زدند از آن برای شکل دهی پرتو بهره گیری می کنند و تخمین DOA را نسبت به پارامترها ی کالیبراسیون(مانند گین و فاز و تزویج متقابل و مکان)مقاوم می کنند و سپس از آنها برای تشکیل پرتو بهره گیری می کنند. در فصل سوم الگوریتم های کالیبراسیون مکانی و گین و فاز و در فصل چهارم یک روش عمومی برای کالیبراسیون و در فصل پنجم کالیبراسیون گین و فاز و در فصل ششم شبیه سازی و مقایسه این الگوریتم ها و در فصل هفتم نتیجه گیری و پیشنهادات را می بینیم.
[1] Least– esquar fitting
***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار ارشد برق قدرت: طراحی بازار حراج خدمات جانبی در سیستم های تجدید ساختار یافته

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :336

قیمت : 14700 تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :       ****      serderehi@gmail.com

دسته‌ها: مهندسی برق