数字波束形成雷达研究

对采用Ｔ／Ｒ组件的数字波束形成（ＤＢＦ）雷达进行了研究，实现数字波束形成三种很重要的技术，即相位检波技术，多波束形成技术和自适应的波束形成的技术，为验证这些关键技术我们研制了一ＤＢＦ阵列测试设备，文中就几种技术及测试设备的数据进行了介绍。要实现高的数学波束形成性能，必须以很高的精度将天线单元人号变换为数字信号，为解决这一问题，我们将中频直接采样相位检波同特制大规律集成电路结合使用。多波束形成技术应     

数字多波束形成系统的分析设计

数字波束形成技术在阵列信号处理中应用愈来愈广泛，采用数字波束形成技术实现多波束具有很高的灵活性。论文对数字式多波束形成系统进行了较详细的分析，对工程设计中波束宽度、影响波束合成效率的主要因素进行了仿真分析，对系统的幅相校准方法进行了讨论。文中给出设计完成后的系统硬件及说明。     

基于CIC 内插时延的宽带数字阵列波束形成

针对宽带数字阵列采用传统窄带波束形成方法导致的方向图指向偏移、主瓣畸变问题,提出了一种基CIC内插的时延补偿方法。该方法不仅通过内插的方式实现宽带数字阵各个阵元时延的精确补偿,而且所需的乘法运算次数不随数字阵列合成波束数的增加而增加。仿真结果表明:该方法应用于宽带数字阵列多波束形成时,处理性能与基于分数时延滤波方法相当,但需要的乘法运算次数明显少于后者,因此具有很好的工程实现价值。     

基于TMS320C5509的数字内插波束形成器的实现研究

针对数字波束形成中高精度定向需要较高采样频率的要求,研究了1种数字内插波束形成技术,并在TMS320C5509上予以实现。结合C55x系列DSP结构的特点,对比分析了C54x系列和C55x系列循环缓冲区实现的异同．给出了E55x上循环缓冲区实现的代码-y．例及优化说明。最后在软件仿真器上进行了仿真,证实了程序的正确性和数字内插技术的有效性。     

智能天线发射数字多波束形成方法研究

智能天线技术应用于第三代移动通信系统中具有可以减小因频率复用造成的共信道干扰（CCI）、提高频谱利用效率及增大系统容量、减小发射功率和空间电磁干扰、增加发射效率、对小区进行动态划分等优点。阵列天线的数字多波束形成技术是智能天线中的一项重要技术，关于接收数字多波束形成处理技术国内外相关文献报导较多，而对于发射数字多波束形成技术报导较少。文中主要讨论了两种发射数字多波束的形成方法，并通过计算机仿真试验验证该方法的可行性。此方法对蜂窝定位，空分多址系统的实现也有实用价值。     

一种子阵级DAR同时多波束拟合测角方法

针对数字同时多波束技术在子阵级数字阵列雷达中的应用问题,提出了一种适用于子阵级数字阵列雷达的同时多波束测角方法。首先介绍了如何通过数字加权的方式形成同时接收多波束,然后基于比幅法建立了同时多波束拟合测角模型,给出了同时多波束拟合测角方法的实现流程和具体步骤,最后进行仿真验证及分析。仿真结果表明:该方法具有与数字和差单脉冲相当的测角精度,且在保持一定测角精度的情况下,同时多波束拟合测角方法可以获得更宽的测角范围,具有良好的工程化应用价值。     

基于权值约束变换误差的虚拟阵列波束形成

针对内插变换应用于波束形成时,适用角度范围受限的问题,提出了一种利用权值约束变换误差的改进算法.该方法将权值和变换误差约束为近似正交的关系,在虚拟阵列接收信号的协方差矩阵上加载变换误差协方差矩阵,改善了变换误差过大时波束形成性能下降的问题.仿真结果表明,改进后的算法应用于大角度内插变换波束形成时,在干扰处仍能形成稳定的较深的零点,增加了虚拟阵列波束形成的输出信干噪比（Signal to Interference and Noise Ratio,SINR）.与现有方法相比,该方法增加了内插变换应用于虚拟阵列波束形成时的适用角度范围,且能够补偿阵列本身带来的误差,计算复杂度较低.     

自适应数字波束形成的应用研究

自适应数字波束形成技术是一种以数字方法来实现波束形成的技术．它采用先进的数字信号处理技术对天线阵列信号进行处理，以获得优良的波束性能。本文在介绍自适应数字波束形成系统的基本组成和工作原理的同时，对其工程应用方面也做了较为详细的分析说明。     

基于射频采样宽带数字阵列雷达波束形成

宽带数字波束形成技术是宽带数字阵列雷达系统的核心关键技术。然而目前的宽带数字波束形成方法大都存在计算量大、针对特定信号、工程实现复杂等缺点。结合宽带数字阵列雷达的特点与当前先进数字信号处理器件的特性,研究了一种基于射频直接采样的宽带数字波束形成方法。该方法具有计算量小、适用性好、具有较高工程可实现性等特点。计算仿真结果验证了该方法的有效性,并分析了信号带宽、ADC采样速率、采样率带宽比等参数对该方法性能的影响。     

数字波束形成在雷达中的应用与分析

本文对数字波束形成技术在雷达系统中的应用进行深入讨论,介绍了数字波束形成的电路设计和波束设计。对于多通道幅相差异的检测和校正,即接收校正和发射校正,给出了详细的工程设计方法和推导公式。试验表明,数字波束形成技术的应用,提高了三坐标雷达的测高精度和系统可靠性。文中的内容在某三坐标雷达产品中已获得成功应用,技术可靠有效。     

基于QPSK的智能天线固定多波束基带DBF算法

射频(RF)波束形成算法,难以直接采用数字信号处理(DSP)技术,实时完成数字波束形成(DBF)计算.对于相移键控(PSK)调制方式,本文认为RF波束形成算法可等效在基带实现.针对四相相移键控(QPSK)调制方式,本文提出了一种新的智能天线固定多波束基带DBF算法.与RF波束形成算法相比,提出的算法可实现同样的辐射方向图,但需要的计算量却大幅度地降低.基带DBF算法,使智能天线的实现更为简单、应用更为灵活、性能更为优良,对推动智能天线技术实用化发展具有重大意义.     

VLSI circuits for adaptive digital beamforming in ultrasound imaging

For phased-array ultrasound imaging, alternative beamforming techniques and their VLSI circuits are studied to form a fully digital receive front-end hardware. In order to increase the timing accuracy in beamforming, a computationally efficient interpolation scheme to increase the sampling rate is examined. For adaptive beamforming, a phase aberration correction method with very low computational complexity is described. Image quality performance of the method is examined by processing the non-aberrated and aberrated phased-array experimental data sets of an ultrasound resolution phantom. A digital beamforming scheme based on receive focusing at the raster focal points is examined. The sector images of the resolution phantom, reconstructed from the phased-array experimental data by beamforming at the radial and raster focal points, are presented for comparison of the image resolution performances of the two beamforming schemes. VLSI circuits and their implementations for the proposed techniques are presented.     

基于SKA1-low的数字波束形成技术

为配合我国参与平方公里射电阵( SKA)项目,深入理解数字波束形成条件下的射电干涉观测和相应数据处理算法,提出了基于多相滤波器组信道化数字移相波束形成和基于分数阶时延滤波器数字波束形成两个技术算法,前者使用互相关法求解相移量来提高波束指向精度,后者是传统算法与射电观测理论的有效结合。首先,详细介绍了算法的理论推导并分析了它们的优缺点;然后,通过仿真实验验证了这两个算法的正确性,仿真结果表明基于多相滤波器组信道化数字移相波束形成算法相比传统算法具有一定的优越性;最后,分析了不同阶数时延滤波器对波束形成的影响并得出了相应结论。这些仿真结果及结论可为从事SKA项目的科研人员提供参考。     

A Novel Receiver Architecture for DBF Antenna Array

The developments of the high speed analog to digital converters （ADC） and advanced digital signal processors （DSP） make the smart antenna with digital beamforming （DBF） a reality. In conventional M-elements array antenna system, each element has its own receiving channel and ADCs. In this paper, a novel smart antenna receiver with digital beamforming is proposed. The essential idea is to realize the digital beamforming receiver based on bandpass sampling of multiple distinct intermediate frequency （IF） signals. The proposed system reduces receiver hardware from M IF channels and 2M ADCs to one IF channel and one ADC using a heterodyne radio frequency （RF） circuitry and a multiple bandpass sampling digital receiver. In this scheme, the sampling rate of the ADC is much higher than the summation of the M times of the signal bandwidth. The local oscillator produces different local frequency for each RF channel The receiver architecture is presented in detail, and the simulation of bandpass sampling of multiple signals and digital down conversion to baseband is given. The principle analysis and simulation results indicate the effectiveness of the new proposed receiver.     

基于多普勒频偏估计的单帧图像低速运动目标检测方法

常用的图像域运动目标检测跟踪方法对虚警率较敏感,当虚警率较高时,目标检测跟踪的实时性受限。为了降低目标初始检测的虚警率,进而提高目标检测跟踪的实时性,该文提出一种基于多普勒频偏估计的单帧图像低速运动目标检测算法,通过发射多普勒不敏感的LFM脉冲对,忽略多普勒效应对成像结果的影响,但在图像域检测的同时,利用目标回波的多普勒频偏信息进行静目标和杂波亮点的剔除,基于单帧数据,减小运动目标检测的虚警率,实现单帧图像的运动目标检测,从而为目标跟踪奠定良好基础。该算法首先进行图像域的恒虚警检测,再利用宽带时域波束形成和复相关频率测量法,对检测亮点处的波束输出信号进行多普勒测频,仅通过单帧图像就可有效剔除静目标和杂波亮点。同时为了改善宽带时域波束形成的性能,利用2阶锥规划设计滤波器的系数,用9阶FIR滤波器实现了0.01倍采样点的小数时延,提高了多普勒频偏的估计精度。最后通过计算机仿真和水池试验验证了所提算法的有效性。     

采用时间标签抗干扰算法的高精度直流电压测量

提出了采用一种改进的移动防脉冲抗干扰平均数字滤波算方法,设计了一种高精度、高性价比的直流电压表。在传统滤波法基础上,算法设计采用时间标签实现了移动防脉冲干扰平均数字滤波的采样值实时更新,从而提高了采样的时效和精度;硬件设计采用高精度的A/D转换芯片HI-7159A。实验证明该电压表的精度最高可达到5 ppm。     

一种超宽带光电混合结构A/D转换器

现代宽带数字接收机对高性能模数转换器(ADC)的需求逐渐增大,而电子学ADC因载流子迁移速率限制无法实现超宽带直接数字采样.基于光子技术超宽带、超高速的特性,文章提出了一种光电混合结构的ADC技术.通过采用基于超短光脉冲的光学采样代替基于电子学半导体技术的采样/保持(S/H)电路来大幅提高采样带宽.采用时分复用及多通道...     

基于子带化的宽带数字波束形成延时补偿新方法

采用宽带信号的相控阵雷达可获得高的距离分辨率,但也面临挑战:宽带数字波束合成和自适应抗干扰。典型的宽带自适应数字波束合成架构中,首先,在基带采用分数延时滤波器实现多通道的延时补偿;然后,将宽带信号分解为许多子带,在每个子带内做传统的窄带自适应数字波束合成;最后,合成为宽带波束输出。该信号处理方法,在宽带条件下,通过宽带延时补偿实现了精确的波束指向,取得了较好的抗干扰性能。文中基于子带化方法,提出了一种新的架构,将延时补偿合并到窄带波束合成中,即用窄带的附加相移,代替了原有的多通道延时补偿单元。结果是该架构中不再需要分数延时滤波器,大大降低了计算量节约硬件资源。同时,仍然保证了宽带阵列雷达波束的精确指向。结合相控阵雷达阵列实例,文中分别采用传统架构及所提出的新架构完成宽带波束合成,给出仿真结果以供对比,证明了新架构的有效性。     

频率不变波束形成技术的研究进展

频率不变波束形成（FIB）技术可以在所有频率范围内不失真地接收到来自空间某一方向的宽带信号。文中综述了频率不变波束形成技术的研究进展,主要包括基础的采样率法、贝塞尔函数法、新型傅里叶变换法和同心圆阵列方法等。分析了相关的波束形成原理,比较了其特点,最后得出了相关结论。