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。     

宽带波束形成中小数时延滤波器设计

以电子战中的宽带波束形成器设计为背景,阐述了数字延迟线与小数时延滤波器相结合的时域波束形成方案,并引入广泛应用于多速率系统中的Farrow结构可变时延滤波器。针对宽带Farrow结构滤波器中乘法器资源消耗量较大的问题,采用对称结构的子滤波器系数求解方法,最后通过多次仿真验证了设计的合理性并给出相关设计参数的一般取值,为后续工程上的实现奠定了理论基础。     

下行波束形成系统的校正算法及FPGA实现

校正系统对于解决数字波束形成天线实现过程中的通道幅相失配等问题具有非常重要的意义.根据一种基于并行正交码的校正算法,采用并行化设计方法,结合先进的FPGA器件,设计了一个下行波束形成天线阵列的校正系统,并给出了该校正系统运行速度和校正效果的分析,证明了该校正系统能完全满足下行波束形成中实时校正的需求.     

一种直线阵列接收通道校正技术

针对相控阵雷达多通道一致性问题,基于一维线阵数字波束形成接收机开发应用背景,描述了接收通道幅相一致性对阵列增益、波束指向和天线副瓣等指标的影响,介绍了多接收通道校正的原理和实现方法,给出了详细的理论推导。结合工程实践,提出了远场校正与近场校正相结合的方法,并对接收通道校正的详细工作流程做出了说明。应用结果表明,该幅相校正方法幅度和相位校正精度分别优于0.5 d B和5°,可有效地提高数字波束指标。     

通道误差对波束形成性能的影响分析

阵列信号中通道误差的存在会影响波束形成算法的性能,使其不能正常工作。通过对通道间及通道带内幅相误差建模,分析其对波束形成的影响。通过对波束形成算法理论分析并结合实际应用情况,通道间幅相误差影响波束形成的波束幅度,不影响波束相位;通道带内幅相误差,会同时影响波束幅度和波束相位。本文给出通道带内误差的校正方法,通过计算机仿真证实本文所分析结果的正确性。     

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。     

UWB脉冲信号的时域波束形成方法

分析了超宽带（Ultra Wideband）脉冲信号阵列空时处理的一般原理,比较了它和传统正弦阵列的差别,给出了一种高精度的时域波束形成方法。精确的可变时延电路实现是时域波束形成的主要问题,采用数字延迟线和FIR延迟补偿滤波器相结合的办法实现UWB信号波束形成的数字化处理。设计了因果稳定的高精度的具有分数时延补偿特性的FIR滤波器,解决了UWB信号在小样本采样时时间量化对波束形成器性能影响的问题,相对于频域处理,在有效提高阵列方向图性能同时具有设计简单,运算量小等优点。     

星载DBF Tx射频通道幅相误差校正

为了实现精确的多波束形成,该文提出了一种补偿卫星通信多波束系统发射通道幅相误差的校正方法,该方法在发射通道中同时注入多路正交码变换的校正测试信号,通过接收多路发射机的输出信号和,在基带校正算法单元利用正交码的时间相关性和IDFT并行处理的方法,同时得到多路射频通道的校正因子,并对得到的校正因子进行了归一化处理,消除了对通道中非线性器件的影响.仿真结果表明,该方法可以有效地补偿射频通道间的幅相不一致性,校正后的波束方向图接近理想的波束方向图.     

基于确知波形的宽带宽角相控阵发射波束形成方法

在大孔径宽扫描角情况下,利用窄带相控阵发射不出去宽带高分辨信号,本文经理论分析说明了这一点,并提出两种基于已知波形的宽带宽角相控阵发射波束形成方法,给出了实现示意框图,通过计算机仿真验证了其可行性.新方法采用时域数字处理,在性能上是最优的.与时域采用抽头延迟线的FIR滤波器波束形成方法和频域DFT波束形成方法相比,文中方法简单,所需设备量少,易于工程实现.     

数字化阵列通道均衡和波束形成算法

数字化阵列所采用的失配整形方法,仅能校正少量的通道偏差,并且对相位偏差的校正能力非常弱;另外,数字化阵列所采用的通道延时方法,仅适用于自由场内的单波束导向控制。针对传统的通道校正和波束导向方法所存在的缺陷和不足,提出了一种基于数据抽取选择的数字化阵列通道均衡和波束形成方法,有效解决了通道之间较大频响偏差的校正,并且能够解决复杂混响环境下的阵列多波束的导向控制。经仿真实验,证实了所提出均衡和波束形成算法的有效性。     

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。     

基于传声器阵列超增益波束形成的语音增强--时域方法

给出了传声器阵列宽带超增益波束形成的时域实现方法。在该方法中,传声器阵列各个阵元输出的语音信号先经过数字延迟线,实现整数倍采样间隔的时延补偿,然后由FIR数字滤波器来模拟超增益波束形成所需的不同频率上不同的幅度和相位加权,最后再把FIR数字滤波器的输出相加即得到时域宽带波束输出。仿真了间距为0.05m的5元均匀线性传声器阵列接收到的端射方向带噪线性调频信号和语音信号,并进行时域宽带超增益处理。仿真结果表明,超增益处理比常规处理的阵增益高8.2dB左右,且具有良好的语音增强效果。     

基于多速率滤波器组的UWB脉冲波束形成方法

在UWB脉冲信号的角度分集接收中,通常的空时处理中通道时延不易精确地控制。该文提出一种适合UWB脉冲信号的基于多速率滤波器组的波束形成方法,避开了时域处理中延迟控制的问题,同时实现了大带宽范围内的均匀一致的频率不变阵列响应。本文具体分析了进行多速率滤波的方式,其优点是滤波器设计简单,运算量与子带数目无关,同时UWB脉冲信号处理的不连续性使得其可以采用比较简单的时域插值算法。仿真实验结果证明了该文方法的可行性和有效性。     

基于FPGA的智能天线数字波束形成设计

通讯系统的频谱资源日益紧张,智能天线是增加系统容量最有希望的解决方法之一。智能天线的数字波束形成是通讯系统实现空分多址的基础。在介绍了数字波束形成的基本原理基础上,提出了一种基于FPGA实现的实时数字波束形成方法,并使用嵌入式逻辑分析仪进行了实测分析。实验结果表明,该数字波束形成设计能实时调整各通道的幅度和相位,实现数字波束形成。     

基于高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法

针对高超声速(HSV)平台雷达系统,该文提出一种基于高超声速平台前斜视多通道合成孔径雷达地面动目标检测(SAR-GMTI)杂波抑制方法。该方法先进行时域距离走动校正和距离压缩,并补偿距离向通道相位误差实现距离向包络对齐;然后再对方位多普勒扩展的信号进行3阶线调频傅里叶变换(CFT)压缩,并补偿方位向通道相位误差实现方位向包络对齐;接着在距离时域-方位CFT域利用数字波束形成(DBF)技术对杂波及其模糊分量置零进行空时自适应处理(STAP),从而可以有效抑制静止杂波及其模糊分量并提取出无模糊的运动目标回波信号。     

针对线性调频信号的宽带宽角相控阵发射波束形成方法

以线性调频信号为例,揭示窄带相控阵在大孔径宽扫描角情况下不能有效发射宽带高分辨信号的实质。针对线性调频信号,提出2种宽带宽角相控阵发射波束形成新方法,给出了实现示意框图。新方法采用时域数字处理,与时域采用抽头延迟线的FIR滤波器波束形成方法和频域DFT波束形成方法相比,文中方法简单、所需设备量少、易于工程实现。     

一种宽带阵列时域数字多波束设计方法

从宽带数字波束形成的原理出发,讨论了基于Farrow滤波器的分数延迟补偿方法。为了适应宽带数字阵列中多波束形成的要求,讨论了一种基于FIR型分数延迟滤波器的经典时域多波束形成方法。该方法虽结构简单,但在波束个数较多时需要大量的乘法资源。为了降低多波束对乘法资源的需求,提出了一种基于Farrow型分数延迟滤波器的多波束实现方法。与经典时域多波束方法相比,该方法在波束个数较多时能明显地降低对乘法资源的损耗。仿真实验验证了所提方法的正确性。     

基于FPGA的相控阵探测器高速信号处理电路

为了降低相控阵探测器结构的复杂度,基于现场可编程门阵列FPGA设计了五通道高速信号处理电路。采用坐标旋转数字计算机CORDIC和多相分解滤波器设计了数字下变频器,降低每个数据流的处理负担。在波达方向DOA模块中,引入改良的收缩阵列方法,实现了对数据的并行处理,缩短了空间谱的搜索时间。利用嵌入式乘法器和加法器实现了波束形成网络BFN的可编程设计,使响应速度达到了毫秒级。实验结果表明:设计的电路总延迟仅为1.242 ms,能将原始信号放大到近13 dB,方向角测量误差小于1°,实现了对无线电基带信号的高速处理。     

数字波束形成中的接收通道校正技术研究

数字波束形成(DBF)技术是在原来模拟波束形成原理的基础上,引入数字信号处理方法之后建立的一门雷达新技术,而接收通道的幅相一致性即接收通道校正是影响波束形成性能的重要因素。介绍了通道均衡的原理和算法以及工程实现方法,并结合实例讨论了一种在工程实现中的接收通道校正方法,此方法只利用测试信号而不借助于远场信号来实现接收通道的校正,从而使得应用了数字波束形成技术的雷达降低了使用和操作上的复杂程度,具有极高的实用价值。     

防空导弹的信号波束输出连通性测试技术优化

为了提高防空导弹转级中的连通性测试能力,需要对导弹的雷达探测信号进行准确的检测和参量估计,提出一种基于自适应波束形成的防空导弹雷达信号波束输出连通性测试方法.构建防空导弹的雷达目标探测信号模型,在强电磁辐射干扰下采用IIR滤波器进行导弹对敌探测目标信号滤波处理,对滤波输出的高分辨雷达回波信号采用小波变换进行频谱特征分离,设计信号波束形成算法实现对导弹的回波探测信号的连通性测试.在算法设计的基础上进行测试系统的硬件设计,基于VXI总线技术进行导弹信号输出的连通性测试系统的总线开发和硬件集成设计.测试结果表明,采用该方法进行导弹的信号波束输出测试的准确性较好,信号的波束形成能力较强,提高了导弹的检测效能.