數(shù)字波束形成技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、數(shù)字波束形成技術(shù)是陣列信號(hào)處理的重要內(nèi)容之一,已廣泛應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、聲納系統(tǒng)、天文和醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域中。數(shù)字波束形成技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是相移和陣列加權(quán)通過(guò)數(shù)字化數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn),而不通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)。在接收端,波束形成是在數(shù)據(jù)處理中而不是在空間中實(shí)現(xiàn),其實(shí)質(zhì)是一個(gè)空域?yàn)V波器。本文主要對(duì)任意旁瓣電平波束形成、研究空域預(yù)濾波方位估計(jì)與多波束形成在通信中的應(yīng)用和設(shè)計(jì)DBF采樣系統(tǒng)電路。本論文主要工作概括為:
　　首先,改進(jìn)一種旁瓣波束形成算法。

2、通過(guò)陣列數(shù)據(jù)加權(quán)的方法實(shí)現(xiàn)控制波束旁瓣,在深入研究旁瓣波束形成綜合算法的基礎(chǔ)上,基于自適應(yīng)陣列原理,提出在旁瓣峰值所對(duì)應(yīng)的方位上引入虛擬的干擾源,達(dá)到控制任意旁瓣電平的目的,從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)一種任意旁瓣電平波束形成算法,并討論了該算法的性能:最大旁瓣電平、迭代增益、計(jì)算量和穩(wěn)健性等。
　　其次,研究空域?yàn)V波方位估計(jì)。學(xué)習(xí)常規(guī)DOA方位估計(jì)算法,當(dāng)在感興趣區(qū)域以外存在信號(hào),且該信號(hào)強(qiáng)度與目標(biāo)信號(hào)的強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那闆r下,這些估計(jì)方法同時(shí)將不感

3、興趣信號(hào)的方位估計(jì)出來(lái),造成目標(biāo)信號(hào)的方位模糊不清,即目標(biāo)方位模糊。為了解決該問(wèn)題,設(shè)計(jì)出相應(yīng)的空域?yàn)V波器,讓感興趣的方位區(qū)域上的信號(hào)無(wú)失真通過(guò),抑制不感興趣方位區(qū)域上的信號(hào)。深入研究空域?yàn)V波器的設(shè)計(jì)原理與方法,分別采用最小均方和二階凸優(yōu)化方法設(shè)計(jì)空域?yàn)V波器,對(duì)陣列數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波,然再運(yùn)用波達(dá)方位估計(jì)算法,稱(chēng)為空域?yàn)V波DOA方位估計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明預(yù)濾波DOA方位估計(jì)算法穩(wěn)健性更好,分辨率更高。
　　再次,研究多波束形成技術(shù)在改善通信誤碼

4、率方面的應(yīng)用。學(xué)習(xí)了研究陣列天線在通信系統(tǒng)應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn):減少相干信道干擾、提高頻譜利用率、增大信道容量和改善誤碼率等。文中在分析通信誤碼率的基礎(chǔ)上,主要針對(duì)多波束形成技術(shù)改善誤碼率進(jìn)行討論,并與單天線系統(tǒng)誤碼率做了比較。
　　最后,設(shè)計(jì) DBF采樣系統(tǒng)電路。在給出數(shù)字波束形成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案的基礎(chǔ)上,提出DBF采樣系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)技術(shù)指標(biāo),選擇芯片并對(duì)關(guān)鍵電路ADC前端匹配電路、采樣時(shí)鐘電路等電路做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明,最后采用Cad