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。

数字波束形成技术(DBF)在雷达中的应用

数字波束形成技术是天线波束形成原理与数字信号处理技术相结合的产物,其广泛应用于阵列信号处理领域。由于电磁工作环境的恶化和大量射频干扰的存在,在极低的信干噪比(SINR)条件下进行目标检测和信息提取十分困难。对于阵列系统,往往采用自适应数字波束形成(ADBF)技术,来抑制强干扰和方向性干扰对有用信号的影响。介绍了数字波束形成器的基本原理及其DSP的实现结构。

一种基于FFT的快速多波束形成算法设计

多波束形成算法在相控阵雷达、无线通信、测量等多领域均有重要应用,而波束形成数量直接决定了阵面空域覆盖能力,为了提高多波束形成算法的计算效率,节约硬件设计成本,在空间域中对阵元接收数据进行有效重排,利用快速傅里叶变化将阵元接收数据从空间域变化到波束域,实现多指向的接收多波束快速形成。通过仿实验分析,256线阵元数目下形成256波束,采用快速傅里叶变换(fast Fourier transformation,FFT)方式的快速多波束形成算法运算量大约是传统算法的125%。快速多波束形成算法能够有效提升计算速度,降低工程实现的硬件成本。

近场条件下数字阵列雷达自适应波束形成技术研究

针对近场条件下数字阵列雷达导向矢量幅相非一致性对自适应波束形成(adaptive beamforming,ADBF)算法性能的影响,通过构建近场多通道数字阵列雷达回波信号模型,分析近场多通道信号二维频谱,发现在近场条件下带限干扰信号的频谱会出现非均匀分布,呈现周期性栅格分布特征,造成算法性能下降.本文提出一种具有全新干扰样本选择策略的近场ADBF(near field ADBF, NF-ADBF)算法,通过寻优干扰信号频谱栅格边界,在栅格区间进行多门限样本筛选,离散提取干扰信号样本,构建完备的干扰信号协方差矩阵,提升近场条件下的自适应处理性能.通过在地面搭建仿真试验环境,模拟典型的数字阵列近场工作环境,通过录取试验数据分析并与理论仿真进行对比,验证了近场干扰样本筛选策略和NF-ADBF算法模型的有效性.

基于确知波形的宽窄兼容数字波束形成方法

基于确知波形及其瞬时相位表达式,提出一种能够兼容宽带和窄带波形的数字波束形成方法,并通过融合数字接收和波束形成处理模块,大幅降低消耗的资源数量。仿真结果显示,该方法解决了宽带模式下波束指向偏移以及带宽增加导致合成波束峰值功率下降的问题。

一种数字波束形成(DBF)算法

本文介绍了 DBF 的基本特点与实现方案。在具有严格约束的最小功率自适应算法与采样矩阵梯度算法的基础上,提出了一种能同时形成一组自适应扫描多波束的 DBF 算法。文中以一个12元线阵为例,对该算法进行了计算机模拟,给出了大量的模拟结果。结果表明,每个自适应波束在干扰源方向都形成了较深的“零点”,而在约束方向则保持不变的功率。

雷达数字波束形成器的研究与实现

介绍了一个自适应数字波束形成器的原理、组成和实现方法 ,给出了实验结果 ,验证了一些关键技术 ,表明数字波束形成 (DBF)技术可提高雷达天线性能。

收发全数字波束形成相控阵雷达关键技术研究

介绍了基于DDS技术实现系统幅相控制的 8单元收发全DBF(数字波束形成 )相控阵雷达的基本原理 ,并讨论了天线、全数字T/R组件、系统软件等各分系统组成。同时介绍了该雷达系统的工作过程、系统校正过程 ,还给出了实际测量的系统各发射通道的幅相误差、误差补偿后不同加权的发射方向图。

宽带相控阵雷达数字波束形成及干扰置零方法

宽带相控阵波束形成通常使用模拟延时线,但量化误差及硬件的高代价阻碍了它的应用。该文在基于子阵和发射为线性调频信号的前提下,提出一种宽带子阵数字波束形成方法。该方法首先对接收信号拉伸处理和低通滤波,然后在子阵间加权实现宽带子阵数字波束形成。低通滤波后的数字采样和信号处理均可在低的速率下进行,大大降低了运算量且容易实现。此外,宽带干扰的存在会严重影响一维距离像的性能,为了抑制宽带强干扰信号,在上述数字波束形成的基础上,提出了一种宽带干扰置零方法。该方法在强宽带干扰功率的情况下仍可很好地工作。最后,对测距误差和子阵栅瓣的影响进行分析并仿真证实了该方法的有效性。

数字阵列天线接收通道宽带信号校准与波束形成技术研究

本文提出了一种简洁、实用的天线接收通道宽带信号校准方法.该方法采用零中频信号处理技术,通过理论分析将数字阵列天线接收通道宽带线性调频信号校准分为通道间的时间和相位校准,证明了接收通道间宽带线性调频信号相位校准可以转化为单频信号进行,给出了接收通道间宽带信号的幅度校准方法和时间校准允许的误差范围.在通道校准基础上,采用脉冲压缩技术合成了宽带天线方向图.实验结果表明,本文方法是有效、可行的.

相控阵雷达数字波束形成的实现

数字波束形成系统是现代雷达一个重要的组成部分。相控阵天线通过它可以实现自适应波束、低旁瓣波束,并通过对移相器、衰减器的控制实现波束扫描。本文介绍的数字波束形成系统充分利用现有的硬件技术,实现了雷达在多种工作模式下的波束实现及控制要求。

数字波束形成在雷达中的应用与分析

本文对数字波束形成技术在雷达系统中的应用进行深入讨论,介绍了数字波束形成的电路设计和波束设计。对于多通道幅相差异的检测和校正,即接收校正和发射校正,给出了详细的工程设计方法和推导公式。试验表明,数字波束形成技术的应用,提高了三坐标雷达的测高精度和系统可靠性。文中的内容在某三坐标雷达产品中已获得成功应用,技术可靠有效。

大孔径宽带数字阵列时域波束形成方法

对线性调频信号进行拉伸处理已成功应用于宽带数字阵列雷达接收波束形成,但在大阵列孔径条件下,实现任意宽带雷达信号的收发数字波束形成目前仍是难点。文中根据宽带数字阵列雷达的特点和当今数字信号处理器件的发展,通过分析阵列处理误差,综合考虑工程实现复杂度和方法性能,给出了两种基于数字移相与数字延时的时域宽带数字波束形成方法。上述两种方法具有较好的工程可行性,且能够有效克服孔径效应实现任意宽带脉冲信号的收发数字波束形成。通过计算机仿真验证了方法的有效性,并讨论了对方法性能有重要影响的一些因素。

数字波束形成器的FPGA实现

数字波束形成技术是天线波束形成原理与数字信号处理技术相结合的产物 ,其广泛应用于阵列信号处理领域 。

LVDS在数字波束形成处理器中的应用

提出了采用LVDS高速串行数据总线技术的有源相控阵雷达DBF处理器方案。同一般的并行数据总线相比 ,既确保了高的数据传输速率 ,又降低了互连总线的复杂度和系统成本。将高速电路设计的理论运用于LVDS高速串行数据总线电路的设计 ,完成了差分PCB线传输和双绞线传输两种连接方式的LVDS总线试验电路 ,并探索了LVDS高速串行数据总线的性能。实测结果表明 ,在双绞线传输方式时试验电路在 2m长的传输距离上最高可传输 1.2 8Gbps的数字信号。

智能天线发射数字多波束形成方法研究

智能天线技术应用于第三代移动通信系统中具有可以减小因频率复用造成的共信道干扰 (CCI)、提高频谱利用效率及增大系统容量、减小发射功率和空间电磁干扰、增加发射效率、对小区进行动态划分等优点。阵列天线的数字多波束形成技术是智能天线中的一项重要技术。关于接收数字多波束形成处理技术国内外相关文献报导较多 ,而对于发射数字多波束形成技术报导较少。文中主要讨论了两种发射数字多波束的形成方法 ,并通过计算机仿真试验验证该方法的可行性。此方法对蜂窝定位 ,空分多址系统的实现也有实用价值。

基于压缩感知的自适应数字波束形成算法

该文根据目标在空间的稀疏性,提出了接收端的基于压缩感知理论的自适应数字波束形成算法。在阵元稀布的情况下,用压缩感知的压缩采样理论,恢复出缺失通道的回波信息,然后用恢复的信号做数字波束形成。该算法所形成的波束具有波束旁瓣低,指向误差小,干扰方向零陷深,而且没有栅瓣等优点,波束性能接近满阵时候的波束性能,而且使用该方法减少的阵元数远远大于其他稀布阵方法减少的阵元数。采用蒙特卡罗方法对该方法进行了性能评估,给出了不同信噪比、不同干噪比、不同快拍情况下的计算结果,仿真结果也验证了该算法的正确性。

一种星载数字波束形成系统的通道幅相校正方法

由通道间幅相误差导致的通道失配问题,会导致数字波束形成系统的性能下降,严重影响波束形状及指向,必须设法进行校正。本文提出了一种星载DBF接收系统的幅相误差校正方法,该方法利用地面站发射校正信号,由星载接收机检测和比较各通道间幅相参数的差异,利用反演运算得到校正系数矩阵,并将该矩阵用于通道校正。受到星地钟差和多普勒频率偏移的影响,在采用传统的DFT方法进行通道参数检测的过程中,因存在频谱泄露问题而导致估计结果不够理想。本文提出利用全相位DFT法实现通道幅相参数的估计,改善了估计结果。仿真与实验结果表明,进行幅相校正后,DBF接收系统性能得到了明显改善。

基于遗传算法的均匀子阵数字多波束形成研究

现代雷达系统一般采用子阵的形式减少通道数,均匀划分的子阵有利于减小微波网络的实现难度,但形成多波束时会出现栅瓣。为此提出一种基于遗传算法搜索权值,包括阵元权和通道权形成多波束,以降低栅瓣,改善多波束性能。仿真实验表明,该方法是有效可行的。

实数域多用户数字波束形成方法的分析与仿真

在实数域讨论了智能天线系统中的多用户数字波束形成方法．智能天线可以通过阵列天线技术在同一信道中利用多个波束同时给多个用户发送不同的信号，以提高通信容量．推导了多用户天线阵等效激励模型的实数形式，并从空间信道均衡的角度在实数域解释了多用户波束形成原理，进一步提出了多用户数字波束形成方法．仿真结果表明，上述方法能够有效地解决智能天线系统中下行选择性发送的问题，并有硬件结构简单、兼容性好、利于软件无线电实现等优点．