发射数字波束形成算法与实现研究

发布时间：2017-09-15 18:04

  本文关键词：发射数字波束形成算法与实现研究

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【摘要】：数字阵列雷达(DAR)因为其可编程性、通用性和移植性更强,必将成为未来雷达的发展趋势。数字波束形成(DBF)是DAR中的重要技术,可以极大地提高DAR的抗干扰能力,目前接收数字波束形成技术有着成熟的研究,而发射数字波束形成技术还有很大的研究空间。在发射数字波束形成算法研究方面,本文研究的内容分为两部分。第一部分是发射数字多波束形成算法,研究了三种发射多波束形成算法：数字配相法,IFFT法和正交投影法,然后针对这几种多波束形成算法不能同时实现低副瓣和零点控制的缺点研究了低副瓣LCMV算法,并进一步研究了稳健的低副瓣LCMV算法。第二部分是发射赋形波束设计,基于凸优化和谱分解算法,设计出余割平方赋形波束,具有更低的副瓣电平和更好的最大波纹电平性能；利用Matlab仿真工具与粒子群算法的性能进行分析和比较,充分体现了该算法在波束赋形上的应用价值。在发射数字波束形成平台的设计与实现方面,本文设计了16通道发射数字波束形成板,并根据系统的功能和性能要求完成了器件的选型,然后设计了硬件系统的原理图和PCB,最终测试了主要器件。同时,研究了一种基于m/WH复合正交码的发射通道幅相误差校正算法,仿真结果表明在高信噪比下该算法可以有效地补偿不同的通道幅相误差,证明了算法在发射通道进行校正的有效性。
【关键词】：发射数字波束形成 多波束形成 余割平方 发射幅相误差校正 FPGA
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 论文研究的背景和意义7
• 1.2 研究历史与现状7-10
• 1.2.1 发射多波束形成的研究历史与现状7-9
• 1.2.2 余割平方波束赋形的研究历史与现状9-10
• 1.3 论文的主要工作和内容安排10-12
• 2 发射数字波束形成原理12-21
• 2.1 线阵阵列模型12-13
• 2.2 常规波束形成13-18
• 2.2.1 波束宽度15
• 2.2.2 波束栅瓣的位置15-16
• 2.2.3 波束副瓣的位置及副瓣电平16-17
• 2.2.4 波束零点位置17
• 2.2.5 阵列低副瓣处理17-18
• 2.3 发射多波束形成18-20
• 2.3.1 发射多波束形成方法18-19
• 2.3.2 常规发射多波束形成原理19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 发射数字多波束形成算法21-33
• 3.1 数字配相法发射波束形成算法21-23
• 3.2 正交投影法发射波束形成算法23-25
• 3.3 IFFT法发射波束形成算法25-27
• 3.4 基于LCMV的低副瓣发射数字波束形成算法27-32
• 3.4.1 LCMV发射波束形成算法27-28
• 3.4.2 低副瓣发射波束形成28-30
• 3.4.3 稳健的低副瓣发射波束形成30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 余割平方波束赋形算法33-41
• 4.1 引言33
• 4.2 凸优化和谱分解算法基础33-36
• 4.2.1 凸优化的概念33
• 4.2.2 谱分解的概念33-34
• 4.2.3 凸优化和谱分解算法流程34-36
• 4.3 基于凸优化和谱分解的余割平方波束赋形算法36-40
• 4.3.1 目标方向图函数的构造36-37
• 4.3.2 仿真结果及性能分析37-40
• 4.4 本章小结40-41
• 5 发射数字波束形成系统设计与实现41-60
• 5.1 系统总体要求及组成41-44
• 5.1.1 硬件系统的功能和性能要求41-42
• 5.1.2 硬件系统组成42-44
• 5.2 系统的主要电路设计44-50
• 5.2.1 时钟电路44-46
• 5.2.2 电源设计46-47
• 5.2.3 DAC电路及中频驱动电路47-49
• 5.2.4 SFP光纤传输电路49-50
• 5.3 基于/WH复合正交码的发射通道幅相误差校正50-57
• 5.3.1 多通道间幅相误差的分析51-52
• 5.3.2 正交码幅相误差校正原理52-54
• 5.3.3 仿真结果及性能分析54-57
• 5.4 实测结果及分析57-59
• 5.4.1 DAC测试57-58
• 5.4.2 光纤传输性能结果测试58-59
• 5.5 本章小结59-60
• 6 总结与展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士期间参与的科研项目65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张光义,华海根,邵润朋;相控阵接收多波束的数字形成方法及计算机模拟实验[J];电子学报;1982年04期

2 王勇;刘宏伟;纠博;杨晓超;;MIMO雷达稳健的发射波束形成算法[J];电子与信息学报;2012年02期

3 周海进;刘其中;李建峰;孙保华;;阵列天线波束赋形的混合遗传算法优化[J];微波学报;2008年S1期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陈彬;宽带恒定束宽数字波束形成及实现[D];电子科技大学;2008年

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本文编号：858050