一种高速实时数字波束形成器的设计

在数字波束形成系统(DBF)中,高速数据传输和数字波束形成均需保证其实时性,因而它一直以来都是DBF系统的关键技术.在此详细阐述采用低压差分信号(LVDS)技术解决DBF系统高速数据传输问题,LVDS与普通的并行数据总线相比,既能确保数据传输速率,又降低了总线的互连复杂度;同时选择高性能FPGA芯片,既完成多通道高速数据的复加权求和运算,又实现了全阵的实时数字波束形成运算.     

基于FPGA的通用DBF模块实现

波束形成技术是智能天线领域的核心技术,利用各种波束形成算法,根据空域信息来产生空间定向波束,将波束的主瓣对准期望的来波方向。DBF技术(数字波束形成)是天线波束形成原理与数字信号处理技术相结合的产物。本文介绍了一种通用的数字波束形成技术及其工程实现。     

DBF 阵列波束无法稳定形成的原因分析及验证

针对已固化权值的数字波束形成（DBF）阵列在岸边环境中出现波束无法稳定形成的问题,分析了原因,通过展宽主瓣波束的方法验证了原因分析的正确性。     

基于光纤通讯自适应数字波束形成的应用

自适应数字波束形成是新一代相控阵雷达的核心技术,该文讨论了ADBF的工程实现算法,并给出了一种基于光纤通讯、FPGA和DSP平台数字多波束形成系统模块,该DBF模块具有高速数字波束形成、通道校正、自适应干扰置零功能,通道和波束数可扩展功能.此模块已在某三坐标雷达和无源雷达中获得成功应用.     

DBF通道相位校正的工程实现方法

数字波束合成(DBF,Digital Beam Forming)的关键技术之一是通道相位校正,校正精度直接影响波束合成的效果。文章介绍了波束合成基本原理,给出了一种通道相位校正的工作实现方法,并对该方法进行了MATLAB仿真,分析其性能。该方法已在硬件中得到实现,具有一定的参考价值。     

误差对DBF零陷深度影响分析

波束置零能有效地抑制强干扰,因而成为数字波束形成(DBF)中的一项重要技术,然而由于通道误差等的存在使得零陷深度受到限制.首先提出了一种带零陷DBF的权值求解方法,然后从误差模型出发,分析了误差对零陷深度的定量影响,讨论了波束置零对旁瓣电平和比幅曲线的影响.最后通过数值方法验证了该数学分析的正确性.     

宽带DBF系统多通道校正及性能分析

针对数字波束形成(DBF)技术在宽带扩频通信系统中的应用,提出了一种基于复数傅里叶变换(CFFT)的宽带多通道校正方法。采用宽带线性扫频信号作为通道幅相误差校正的测试信号,在采集实际接收机数据的基础上,分析了信噪比、频谱泄漏以及由通道校正滤波器引起的群时延对校正精度的影响。通过修正复系数FIR滤波器(CFIR)的频域响应特性可以有效消除群时延的影响。依据宽带测试信号的时域和频域特性,选择适当的FFT点数,解决了测试信号频谱泄漏引起的校正精度低的问题。理论分析与实测结果都表明了该方法的有效性。利用实际数据仿真了天线阵列波束方向图,结果显示校正后的波束图十分接近理想情况下的波束图,两者峰值增益相差仅仅0.1dB,指向误差近似为0。     

一种通用DBF加权系数计算模块的设计与实现

针对相控阵雷达中的数字波束形成系统,设计并实现了一种通用加权系数计算模块,以满足波束赋形、快速波束响应、同时多波束等的设计需求。该模块采用参数化的设计方法,能够根据设计需求与控制命令参数实时计算加权系数,具备灵活、可靠、硬件资源消耗低等优点,且能同时兼顾线阵和平面阵的阵列形式。硬件测试结果表明：该模块能够在控制命令下正确产生相应的加权系数,满足设计需求。     

基于ADSP—TS201S的DBF处理器的设计与实现

采用ADI公司的TigerSHARC系列第二代超高性能DSP芯片ADSP-TS201S设计制作了一个高性能的数字波束形成(DigitalBeamForming,DBF)处理器。在这个硬件平台上实现了二维DBF算法,并对算法进行了优化。初步实验结果验证了软、硬件的正确性。对于一个由32个阵元组成的4×8平面阵,存在一个干扰源的情况下,DBF权重系数的计算时间为71.134μs,是TI的TMS320C6701所需时间的七分之一。     

两维DBF相控阵雷达的通道误差与通道均衡

阵元位置误差、阵元间互耦的影响、接收机通道的频率响应的差异都直接影响着雷达阵列信号处理的性能。有效地校正由上述因素产生的误差以获得良好的天线副瓣电平和信号处理能力,一直是人们着重研究的课题。本文针对两维DBF相控阵雷达,探讨窄带情况下通道误差对系统的影响和通道均衡的方法。     

智能天线与自适应数字波束形成技术

相控阵雷达由于阵列天线副瓣偏高容易被电子战系统进行副瓣侦察和干扰。在下一代相控阵雷达的研制中,智能天线已经成为重点发展方向。介绍了智能天线的基本概念、空时联合通道模型,重点阐述了智能天线接收波束形成与发射波束形成的应用。     

高速实时数字多波束形成系统实现方法

给出了一种基于FPGA和DSP结构的高速并行数字多波束形成系统模块。该模块利用FPGA的结构特点，对通道间加权的复乘采用并行处理的方式，而多波束形成则采用时分复用的方式。该系统模块具有实时宽带多波束形成以及通道校正功能。     

二次下变频实现宽带数字波束形成

宽带相控阵宽角扫描波束形成中,常用模拟延时线技术解决复包络偏移问题,但硬件的高代价阻碍其实际应用。本文在基于跟踪状态及发射线性调频信号的假设下,提出一种二次下变频方法实现宽带数字波束形成,本方法首先对阵元级接收数据进行模拟混频实现去斜,数字域再进行二次下变频,相位补偿后实现波束形成,最终通过傅氏变换获得散射点信息。     

宽带数字阵雷达数字波束形成系统研究

宽带数字波束形成(DBF)实现是数字阵雷达工程应用中的难题。该文提出了采用自适应采样矩阵逆算法实现通道均衡与波束时延滤波器的计算方法,进而合并成一个滤波器实现宽带DBF 功能。利用该算法开发了基于高度集成光电转换模块与现场可编程门阵列(FPGA)的宽带DBF 模块,实现了上述功能,并有效节省了系统资源。该模块通过产品应用验证,具有良好的性能。      

雷达数字多波束形成的优化设计

在数字波束合成传统的实现方法中,波束合成之前的正交插值所需要的运算量和阵元数成正比例,当阵元数很大时,所需要的运算量将会很大。基于要降低运算量和简化实现而不影响波束合成性能的考虑,本文结合某项目提出了一种优化设计方法,通过仿真验证,表明这种设计在理论上完全合理可行。     

基于FPGA和ADSP的数字波束形成技术的工程实现

数字波束形成技术是天线波束形成原理与数字信号处理技术相结合的产物,广泛应用于阵列信号处理领域。介绍了数字波束形成器的基本原理和组成结构,提出了一种基于FPGA和ADSP器件的数字波束形成器的的实现结构,并结合一则工程实例描述其具体工作过程。     

基于Farrow滤波器的宽带数字波束形成技术研究及实现

为获得更高的分辨率,以满足目标识别或精确定位的需要,雷达往往采用宽带信号。对于宽带数字阵列雷达,相同的时延不同的频率会带来相移的不同,窄带波束形成通过相位补偿达到补偿时延的方法会导致宽带波束方向图畸变。为实现宽带数字阵列各阵元传输时延的精确补偿,引入分数时延滤波器。并给出了一种基于Farrow滤波器的宽带数字波束形成系统设计方法。     

一种稳健的自适应波束形成算法

一般自适应波束形成的主瓣和零陷比较尖锐,当存在指向误差,干扰信号或天线平台快速运动时,若实时处理速度跟不上,将导致干扰抑制能力下降,采用高速处理算法代价太大.本文研究了利用导数约束法来改进广义旁瓣相消器的稳健性,对信号的自相关矩阵进行改进,使主瓣和零陷展宽,仿真试验表明该方法对指向误差和当干扰或天线平台快速运动时都具有很好的稳健性.     

ADBF在机载有源相控阵雷达上的应用

对机载有源相控阵雷达系统,进行子阵级ADBF应用研究,运用遗传算法来对子阵形式优化,并结合对角加载技术,实现小采样本条件下波束快速收敛.仿真结果表明,优化后的子阵,自适应副瓣电平得到很大的改善,同时,在干扰方向形成明显的零深.