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。      

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.     

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.     

高速实时自适应DBF的设计与实现

数字波束形成（DBF）一直是相控阵雷达的关键技术,讨论了DBF的数学原理和工程实现方法,并给出了一种基于FPGA和DSP结构的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、自适应于扰置零功能。     

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。     

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.     

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。实现数字波束形成有三种很重要的技术,即相位检波技术,多波束形成技术和自适应波束形成技术。为验证这些关键技术我们研制了一DBF阵列测试设备,文中就这几种技术及测试设备的数据进行了介绍。 要实现高的数字波束形成性能,必须以很高的精度将天线单元信号变换为数字信号。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模集成电路结合使用。 多波束形成技术应用于雷达需采用超高速电路,我们具体采用的是Systolic阵方法。在Systolic阵中,通过控制各个波束的复数加权值就可形成任意和独立控制的多波束。 数字波束形成中易于应用自适应技术,具体使用的是采用了G-S变换方法的Systolic阵,该自适应电路已研制且在室外场地进行了测试。施放干扰信号,然后测量自适应处理前后的天线方向图,文中也给出了所测数据。     

中继卫星SMA系统反向链路多波束形成技术

对中继卫星SMA(S频段多址)反向链路多波束形成开环数字波束形成算法（DBF）、3种闭环自 适 应数字波束形成算法进行了分析,通过试验验证了开环波束形成算法和闭环波束自适应 形成算法的可行性。试验结果表明,在飞行器捕获、跟踪的不同阶段,采用开环波束形成与 自 适应波束形成相结合是SMA反向链路波束形成的最优方式。     

光纤接口DBF基带数据模拟器的设计与研制

设计了一款基于光纤接口的DBF(数字波束形成)雷达基带数据模拟器.该模拟器可以实时模拟DBF接收阵所有阵元的回波基带信号,用于验证DBF处理器所用算法的性能和可靠性.该模拟器使用Virtex-5FPGA内嵌的Rocket IO硬核作为高速串行收发器,通过光纤发送串行数据,最高数据吞吐率可以达到35 Gbit/s.该模拟...     

直线阵列数字波束形成技术

基于直线阵列天线体制,介绍了数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)技术的原理、系统组成和实现方法,给出了详细的公式推导,对数字波束形成的正交校正、通道一致性校正和波束形成等关键技术进行了描述,并说明了关键技术的有效解决方法。结合工程实践,提出用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)相结合的架构来完成数字波束形成板的实现方式,并对数字波束形成板的工作模式和工作流程做出了详细说明。所给出的理论和方法都是通过实践检验的,具有一定的实用性。     

基于自适应数字波束形成的跳频干扰抑制研究

本文主要研究了基于自适应数字波束形成（ＤＢＦ）的卫星通信地面跳频接收系统的抗博物邮采用将ＤＢＦ与跳频相结合的方式来抑制跳频快速跟踪干扰和宽带阻塞干扰,对干扰抑制性能进行了分析及仿真其仿真结果与分析是一致的。     

基于FPGA直接序列扩频系统的设计

针对一般无线通信系统抗干扰、抗噪声以及抗多径性能力差的缺点,提出了一种基于FPGA的直接序列扩频系统设计。该设计采用63位的pn码作为扩频调制的码序列,在发送端,对信息码进行扩频调制;在接收端,对收到的扩频调制信号进行解扩,增强了系统的抗干扰性和可靠性。同时在Altera公司的Quartus II软件中,使用硬件描述语...     

一种导航信号频域干扰抑制方法及其FPGA实现

针对双频导航接收机在导航战中面临的窄带干扰问题,提出了一种频域抑制压制式窄带干扰的方法,并把该方法应用在军用导航接收机中提高导航系统的抗干扰能力。介绍了基于快速傅里叶变换的干扰抑制算法,并对频域干扰抑制方法进行了加窗、混叠、数字自动增益控制处理等设计处理;考虑实际工程应用情况,在较小资源占用的前提下完成了现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)工程实现。将实现的频域抗窄带干扰工程移植到接收机基带中,完成了抗干扰试验,验证了其抗干扰性能,为导航接收机系统双频抗窄带干扰提供了理论和实际工程应用参考。     

FPGA based audio watermarking—Covert communication

The rapid growth of internet has greatly facilitated the unauthorized distribution and hacking of digital media, which has become easier due to the availability of processing platforms. Watermarking help us to enforce the intellectual property rights and protect digital media from tampering. There are numerous software based watermarking available and it has attained certain degree of maturity. But hardware based watermarking is still at its infancy. It helps to achieve real time performance by integrating a watermarking chip with existing electronic devices. This paper is an extension of [1]. In [1], the technique was tested only for pulse signal, whereas in this paper FPGA implementation of audio watermarking using chirp spread spectrum (CSS) technique is analyzed with different test patterns and real time audio signal (.wav) and it is observed that the proposed technique provides good imperceptible, robust and low power consumption. Hence this technique helps to achieve covert communication using chirp signal as a secret key between the transmitter and the receiver. The proposed chirp spread spectrum audio watermarking technique is implemented in Vertex 4-XC4VLX25-10FF668 FPGA device. To our knowledge this is the first FPGA based audio watermarking chip, which helps to provide covert communication.     

一种DS/FH信号源的设计与实现

DS/FH混合扩频系统集中了直接序列扩频和跳频的优点,通信隐蔽性好、抗干扰能力强,尤其适合于军事上的应用.文中介绍了一种使用USB接口实现主机控制FPGA程序产生DS/FH扩频信号源的方法,主要内容涉及硬件电路、FPGA程序、USB固件及主机控制程序的设计;该信号源的成功研制对DS/FH混合扩频技术的应用做了有益的工作.     

星载多波束测控接入一体化通信系统

为满足星载测控通信的需求,在充分借鉴国内外中继卫星技术方案基础上,提出了一种S频段测控接入一体化的设计方案.系统采用前向射频空间波束形成,返向星上数字波束形成（digital beamforming,DBF）技术方案.仿真结果表明,该方案的前向有效全向辐射功率（effective isotropic radiated power,EIRP）、返向增益/温度（gain/temperature,G/T）值均能满足系统通信的要求,测控波束和接入波束共用部分射频通道,后端信号合并处理,实现了一体化的设计目标.该方案具有天线增益高、灵活性好等特点,为多用户测控提供了一种新的解决方案.     

宽带数字调制器设计实现

针对现代数字通信系统中广泛使用的宽带数字调制,分析了其矢量合成原理,并采用统一的FPGA硬件平台、算法软件实现、IF/RF矢量调制器来实现。文中给出了实现电路原理,对实际的幅度与相位不平衡给出补偿解决办法。最后给出了多进制相移键控(MPSK)调制器测试数据,其性能优良,可以满足多频段扩跳频数据传输要求。     

数字波束形成的工程实现方法

着重介绍了一种波束形成器的硬件电路、工作过程和软件设计,并介绍了基于FPGA和ADSP器件的数字波束形成器的实现方案。     

Study on application of CMA to land mobile LEO satellite communication systems based on a deterministic channel model

This paper studies the application of the constant modulus algorithm (CMA) in land mobile low earth orbit (LEO) satellite communication systems. Two propagation phenomena prevail in narrow band land mobile LEO satellite channel, namely, adjacent channel interference (ACI) and frequency‐non‐selective fading. The performance of CMA for ACI cancellation and the behaviours of CMA in frequency‐non‐selective fading channels are evaluated using a digital beamforming (DBF) array antenna simulation scheme. All these evaluations are based on a simple but efficient channel model which provides a good and fast simulation method for land mobile LEO satellite channels. The restricted Jakes Doppler power spectral density (psd) function is incorporated into the model to ensure that it will be appropriate for the evaluation of a DBF antenna. Our results reveal that CMA can reject ACI and work well in frequency‐non‐selective fading channels. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.