數(shù)字波束形成技術(shù)的研究與應用.pdf

1、數(shù)字波束形成技術(shù)是陣列信號處理的重要內(nèi)容之一,已廣泛應用于雷達系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、聲納系統(tǒng)、天文和醫(yī)學等諸多領(lǐng)域中。數(shù)字波束形成技術(shù)的主要優(yōu)點是相移和陣列加權(quán)通過數(shù)字化數(shù)據(jù)實現(xiàn),而不通過硬件實現(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現(xiàn),其實質(zhì)是一個空域濾波器。本文主要對任意旁瓣電平波束形成、研究空域預濾波方位估計與多波束形成在通信中的應用和設計DBF采樣系統(tǒng)電路。本論文主要工作概括為:
　　首先,改進一種旁瓣波束形成算法。

2、通過陣列數(shù)據(jù)加權(quán)的方法實現(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上,基于自適應陣列原理,提出在旁瓣峰值所對應的方位上引入虛擬的干擾源,達到控制任意旁瓣電平的目的,從而實現(xiàn)改進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、計算量和穩(wěn)健性等。
　　其次,研究空域濾波方位估計。學習常規(guī)DOA方位估計算法,當在感興趣區(qū)域以外存在信號,且該信號強度與目標信號的強度相當?shù)那闆r下,這些估計方法同時將不感

3、興趣信號的方位估計出來,造成目標信號的方位模糊不清,即目標方位模糊。為了解決該問題,設計出相應的空域濾波器,讓感興趣的方位區(qū)域上的信號無失真通過,抑制不感興趣方位區(qū)域上的信號。深入研究空域濾波器的設計原理與方法,分別采用最小均方和二階凸優(yōu)化方法設計空域濾波器,對陣列數(shù)據(jù)進行濾波,然再運用波達方位估計算法,稱為空域濾波DOA方位估計。實驗表明預濾波DOA方位估計算法穩(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、率方面的應用。學習了研究陣列天線在通信系統(tǒng)應用中的優(yōu)點: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上,主要針對多波束形成技術(shù)改善誤碼率進行討論,并與單天線系統(tǒng)誤碼率做了比較。
　　最后,設計 DBF采樣系統(tǒng)電路。在給出數(shù)字波束形成系統(tǒng)實現(xiàn)方案的基礎上,提出DBF采樣系統(tǒng)的技術(shù)指標。根據(jù)技術(shù)指標,選擇芯片并對關(guān)鍵電路ADC前端匹配電路、采樣時鐘電路等電路做了詳細的設計說明,最后采用Cad