基于合成虚拟阵列的脉冲多普勒引信高分辨DOA估计方法

为提高脉冲多普勒(Pulse Doppler,PD)引信的波达方向(Direction of Arrival,DOA)分辨率,利用引信的运动特性,将不同时刻下的回波数据进行组合,合成一个大孔径的虚拟阵列,达到扩展孔径的目的,并利用数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)实现对目标的高分辨角度估计。针对合成虚拟阵列非均匀性导致DBF计算复杂度高的问题,将合成虚拟阵列分解为固有子阵与运动子阵,分别进行DBF处理后并用两波束的乘积代替合成虚拟阵列的波束,在保证高角度分辨率的同时,降低对合成虚拟阵列直接进行DBF运算的复杂度。仿真与实验结果表明,在较少阵元的情况下该方法有效地提高了PD引信的DOA分辨率。

基于多波位波束搜索的大型相控阵阵列信号处理技术

数字波束合成技术是通信对抗领域里一项至关重要的技术,通过在数字域对信号幅度和相位进行控制,可以形成多个独立可控的波束,形成波束指向精度高、灵活可变,且理论上不受波束形成数量的限制。本文针对大型相控阵需求,利用波束合成原理,并结合大规模阵列信号同步技术与相控阵幅相校准技术,实现一种可同时产生180个偏馈波束的多波位波束搜索系统。该系统可以利用波束群的实时扫描功能,实现大范围的波束搜索,更快定位目标角度。该系统已在工程上进行应用,并成功执行大型测控任务,取得圆满成功。

中继卫星空间静态波束的构建方法

通过空间静态波束的广域覆盖,中继卫星测控服务的时效性及多目标能力将得到有效提升。对中继卫星空间静态波束的构建方法进行了研究,在数字波束形成原理基础上,基于中继卫星相控阵天线和多个地面返向波束计算单元,实现了空间静态波束形成。最后对空间静态波束构型进行仿真分析,从不同波束交叠和不同空间高度2个角度分别开展。结果表明,在工程应用中须对卫星波束覆盖和地面返向波束计算单元数量进行折中考虑,最大化发挥中继卫星空间静态波束的性能优势。

一种宽带多波束的辐射源参数检测技术

对宽带阵列接收的辐射源信号的参数测量技术进行了研究。针对宽带高增益系统中数字多波束形成、同时多信号处理和高灵敏度测量等要求,对每个接收通道进行短时快速傅里叶变换(FFT)处理,再对每个FFT频点进行数字波束形成,在频域和波束维度对信号进行存在搜索,将搜索后的信号二维信息(频率和波束)分别送入多个小盒进行关联,对关联后的频点进行通道数字下变频(DDC)处理和脉冲描述字(PDW)参数精测量,从而形成辐射源信号的测量结果。通过计算机仿真和实物测试,验证了整个信号处理流程的正确性。

多功能一体化平台实现及其关键技术研究

目前不同功能的电子系统采用不同的架构,但随着微电子等技术的进步,系统架构已经逐渐趋同,随着全数字阵列技术的发展,基于单一平台的多功能一体化实现已经成为可能,但是也存在不少技术难题。基于此,分析了目前不同功能实现的架构,提出了一种全数字阵列的分时多功能一体化平台架构,简要介绍了其系统架构及组成,着重分析了其实现过程中所面临的技术瓶颈,并提出了相应的解决途径,该架构目前已在相应的平台上实现。

卫星导航高精度抗干扰算法研究

常用的自适应调零卫星导航抗干扰算法,可以对干扰进行很好的抑制,但自适应调零算法会对卫星信号的相位产生扭曲,导致抗干扰处理后的卫星信号无法用于高精度定位。研究数字多波束抗干扰算法,通过对卫星方向信号约束,达到在抗干扰的同时保证卫星信号相位稳定,实现高精度定位。该算法经分析和实际采样数据仿真验证,可实现强干扰条件下卫星导航高精度定位。

基于数字波束形成技术的北斗抗干扰终端研究

随着电子对抗环境日益复杂,卫星导航及通信领域的抗干扰技术已从传统的功率倒置自适应调零技术转为数字波束形成(Digital Beam Forming, DBF)技术。针对功率倒置算法不能提高卫星信号增益的问题,对数字波束形成技术进行了研究;针对空时多线性约束波束形成算法的硬件资源问题,对基于空频抗干扰算法的数字波束形成技术进行了研究。基于目前导航装备中常见的七阵元终端,将数字波束形成算法与功率倒置算法进行了仿真对比,开展了抗单干扰和五干扰仿真分析及满天星暗室实际测试。通过仿真分析及实际测试,同等干扰条件下,采用基于空频抗干扰算法的数字波束形成技术具有更高的输出信干噪比,以及更强的抗干扰能力。相关研究结果可以支撑北斗抗干扰终端的研发。

面向低空预警雷达的信号处理控制平台设计与实现

为应对以民用无人机为代表的低小慢目标“黑飞”“滥飞”所带来的低空安全威胁以及巡航导弹、战术导弹所带来的低空军事威胁,文中引入数字波束合成技术,设计并实现了一种面向低空预警雷达的信号处理控制平台,该平台具有实时性强、运算量大、传输速率高等特点。通过选用高速光纤传输与串行总线VPX技术,同时采用高性能模数转换器、超大规模现场可编程门阵列及高速专用数字信号处理芯片,实现了此平台的硬件架构设计,并在此平台上实现了一种基于数据流驱动的软件信号处理方案。得益于灵活的系统架构和丰富的硬件资源,该信号处理控制平台可以适应新技术的快速应用,便于低空预警雷达功能的升级扩展及性能的进一步提升,有效应对低空威胁。

一种数字波束赋形的数字基带移相电路设计

数字基带移相电路是数字波束赋形电路的重要组成部分。分析了数字波束赋形电路中基带信号的相位控制方法,基于FPGA平台设计了一种数字基带移相电路,该电路通过AHB接口获取相位控制字,根据相位控制字的大小调节FIFO存储器中信号的缓存时间来达到相位调节的目的。AHB接口的高速能力使得移相参数的调节具有实时性,结合FPGA并行运算的优势,可以同时对多通道数字基带信号进行相位调节。在集成设计环境Vivado平台上使用Verilog语言对移相电路进行设计,通过在线逻辑分析仪测试验证了设计的可行性。

多通道相控阵天线数字波束合成技术及实现

本文针对多通道相控阵天线数字波束合成的需求,研究多通道阵列波束数据采集和实时处理技术,实现了基于FPGA的多通道数字波束合成系统,完成了对16路阵列信号的数据同步采集、方向图波束合成、数据快速传输与实时处理。实验结果表明:该技术具备良好的工程可实现性,且实验系统工作稳定,合成的方向图各项指标能真实地反映多通道相控阵天线的性能优劣。

车载Ka-SAR距离向自适应DBF方法

毫米波合成孔径雷达(Ka-SAR)进行俯仰向数字波束形成(digital beam forming,DBF)车载地面验证时,由于车载高程较小使得成像区域地形起伏不可忽略。采用传统扫描接收(scan on receive,SCORE)算法获得的DBF加权系数会存在误差,使合成波束方向图偏离理想状态,降低系统性能。针对上述问题,本文提出了一种基于多通道SAR的自适应距离向DBF处理算法,对多通道数据进行干涉处理,并通过滤波提取干涉相位,自适应生成加权系数,提高了接收增益。该自适应算法获得的加权系数精度较高,具有处理流程简单、运算量小、便于实时处理的特点。最后,基于仿真和车载实验数据成像,验证了该算法的有效性。

数字相控阵雷达发射多波束特性研究

开展了数字相控阵雷达天线发射多波束的基础研究工作:首先阐述了发射多波束的基本工作原理,研制开发了数字相控阵雷达发射同频多波束的测试系统,并对发射多波束工作状态下天线的基本特性(如驻波特性和波瓣特性等)进行了研究和测试,通过实测数据与仿真结果的对比,验证了发射多波束的正确性和可行性,为数字阵列相控阵雷达未来的发展,实现雷达/电子干扰/通讯等同时多功能、共口径提供了技术支持。

多飞行器测控技术的研究

提出了一种基于 DBF和 DMF- CDMA技术的多飞行器测控系统。首先描述了系统的工作原理。然后对 DBF给出了全面和详细的计算机仿真 ,包括圆面阵 DBF阵因子方向图彷真和 DBF对多飞行器的搜索与跟踪仿真。最后对 DMF- CDMA给出了实验结果。实验的硬软件已达到实用水平。这些说明本文提出的多飞行器测控方案是可行的。

无线系统中的智能天线

本文介绍了智能天线在未来移动通信系统中的重要作用 .分别介绍了多波束天线和自适应天线阵 ,阐明了智能天线的定义、组成 .着重介绍了在自适应天线阵通信系统中的时空信号模型、空间信道模型和时空通信理论 ,比较了智能天线中的智能算法 .最后 ,结合智能天线技术的应用进展 ,探讨了实现智能天线的难点和发展前景 .

星载多波束发射阵列天线多通道数字上变频设计

针对多波束发射阵列天线输入为中频宽带信号的特点,设计了数字波束成形网络方案,提出了一种适合于工程实施的多通道数字上变频并行处理算法,同时设计了一个集混频滤波和预加重处理功能于一体的复合滤波器,并结合反馈式增强锁相环和逻辑锁定技术提高了阵列天线各通道的幅相一致性。通过仿真分析和工程试验表明,提出的算法利用多相滤波器结构、分布式算法和复用式设计既减少了运算量,又有效降低了硬件资源消耗;采用的复合滤波技术及时钟同步技术提高了通道的幅相一致性,确保了相控阵天线波束赋形的效果。该设计的算法和硬件实施技巧对资源有限的大规模阵列信号处理有较好的借鉴价值,对宽带数字收发信机信号流设计也有一定的参考意义。

主瓣干扰下宽带圆阵自适应波束形成方法

在宽带自适应波束形成中,若干扰信号从主瓣进入,往往引起主瓣畸变且副瓣电平增高,波束性能严重恶化。随着圆型阵列的广泛应用,该文针对均匀圆阵的宽带波束形成,合理地构造出阻塞矩阵,对主瓣干扰进行干扰相消预处理,再进行自适应波束形成,解决了主瓣畸变问题,提高了自适应波束的性能。结合均匀分布圆阵所作的计算机仿真验证了该方法的有效性。

通道响应失配对DBF天线旁瓣电平的影响

本文研究了通道响应失配对数字波束形成(DBF)天线旁瓣电平的影响,然后分析了通道频率响应失配与脉冲响应失配的关系,进而得到通道间频率响应失配对天线旁瓣电平的影响。结果表明,用DBF技术实现超低旁瓣天线对通道频率匹配的要求相当高。最后计算机模拟验证了理论分析结果。

基于ADSP-TS201S的DBF处理器的设计与实现

采用ADI公司的TigerSHARC系列第二代超高性能DSP芯片ADSP-TS201S设计制作了一个高性能的数字波束形成(DigitalBeamForming,DBF)处理器。在这个硬件平台上实现了二维DBF算法,并对算法进行了优化。初步实验结果验证了软、硬件的正确性。对于一个由32个阵元组成的4×8平面阵,存在一个干扰源的情况下,DBF权重系数的计算时间为71.134μs,是TI的TMS320C6701所需时间的七分之一。

幅相误差对数字波束形成系统的影响

针对旁瓣电平、波束指向等指标分析了幅相误差对数字波束形成系统的影响。根据各通道间误差的分布规律不同,给出了天线方向图的波束指向、旁瓣电平的变化情况,并且对数学公式进行了详细的推导。分析结果表明:波束形成后的旁瓣电平、波束指向偏差分别与各通道间的幅度误差、相位误差成正比,利用计算机仿真对其进行了验证,为工程实践提供了依据。

一种自适应的毫米波多波束天线

本文设计了一种自适应的毫米波多波束天线 .采用一种新颖的馈电方式来产生低副瓣、高增益、高邻近波束重叠的窄波束 .并且采用数字波束形成技术来产生多波束 .仿真和计算结果表明 ,这个天线的波束波瓣宽度可以达到 1°,并且副瓣电平低于 2 5dB .采用自适应技术后 ,可以得到小于 -