宽带恒定束宽波束形成算法及其实现

论文摘要

宽带数字阵列雷达是一种发射与接收波束均采用宽带数字波束形成技术的全数字阵列扫描雷达,它具有良好的数字处理灵活性,拥有许多传统相控阵雷达所不具备的优良性能。本文结合工程的实际需求,对宽带恒定束宽波束形成的算法进行研究,并详细讨论了宽带数字阵列雷达中数字波束形成系统的工程实现问题。本文首先介绍了阵列信号的数学模型,并通过仿真实验分析了LCMV-SMI窄带自适应波束形成器的性能。接着,本文系统地对宽带波束形成器在频域和时域上的实现结构及其特点进行分析,并对基于子带划分的宽带恒定束宽波束形成方法进行研究。该方法通过二阶锥规划设计各个子带中心频率点上的恒定束宽加权矢量,而后针对每个阵元设计相应的FIR滤波器拟合这些频率点上的恒定束宽加权矢量来实现FIR宽带波束形成器的设计。最后本文还详细讨论了基于RocketIO GTP的高速串行通信系统、窄带自适应多波束形成器以及基于FIR滤波器的宽带恒定束宽波束形成器的工程实现方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究历史与现状
• 1.3 本文的主要工作和内容安排
• 第二章 信号模型及窄带自适应波束形成
• 2.1 阵列信号模型
• 2.1.1 窄带信号模型
• 2.1.2 宽带信号模型
• 2.2 窄带自适应波束形成
• 2.2.1 LCMV 最优波束形成器
• 2.2.2 SMI 自适应算法
• 2.2.3 对角加载
• 2.3 本章小结
• 第三章 宽带数字波束形成
• 3.1 频域DFT 波束形成器
• 3.2 时域FIR 波束形成器
• 3.3 传统时域宽带波束形成器的缺陷
• 3.4 本章小结
• 第四章 宽带恒定束宽波束形成
• 4.1 基于FIR 滤波器组的恒定束宽波束形成器
• 4.2 求取宽带恒定束宽波束加权
• 4.2.1 二阶锥规划的基本原理
• 4.2.2 求取恒定束宽波束加权的二阶锥规划方法
• 4.2.3 仿真研究
• 4.3 FIR 滤波器的设计
• 4.3.1 FIR 滤波器设计的二阶锥规划方法
• 4.3.2 仿真研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 数字波束形成系统的工程实现
• 5.1 数字波束形成系统的硬件平台
• 5.1.1 硬件结构
• 5.1.2 ADSP TigerSHARC-201 处理器简介
• 5.1.3 Xilinx Virtex-5 系列FPGA 简介
• 5.1.4 FPGA 逻辑结构
• 5.2 基于RocketIO GTP 的高速串行通信设计
• 5.3 数字波束形成器设计
• 5.3.1 Xilinx DSP48E 嵌入式乘法器简介
• 5.3.2 窄带多波束形成器FPGA 逻辑设计
• 5.3.3 宽带波束形成器FPGA 逻辑设计
• 5.3.4 求取加权系数的DSP 软件设计
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究生在读期间的研究成果
• 附录