折面相控陣雷達數字波束形成設計及實現.pdf

1、相控陣雷達以其波束靈活性等優(yōu)點突破了常規(guī)雷達的許多限制，使得單部雷達能夠同時完成跟蹤、搜索等多個戰(zhàn)術任務，從而形成了多功能相控陣雷達系統(tǒng)。由于雷達所安放的載體平臺的需要，共形形式的相控陣應運而生，不僅解決了相控陣天線的安放問題，同時提高了雷達與載體平臺的隱身性能。但天線形狀的改變使得相控陣列的波束形成性能不同于常規(guī)規(guī)則幾何布局的相控陣列。本文基于艦載火控相控陣雷達背景，主要針對某種分離折面相控陣進行了數字波束形成算法的仿真分析。然后通過

2、分析算法需求，進行了基于該陣面的數字波束形成算法的工程開發(fā)與實現。
　　本文首先從基本的平面相控陣開始，討論了數字波束形成算法的處理過程及仿真結果。討論了在大尺寸相控陣面下所采用的兩級加權形式的數字波束形成方法，以及在該形式下的和波束及差波束形成方法。通過逐步對平面陣列進行變換依次形成折面陣和分離形式的折面陣，并對每種形式的陣面進行了和波束及差波束的仿真分析，給出了由于陣面的形狀變化所產生的不同影響。
　　其次本文依據數字波

3、束形成算法的計算特點進行了硬件平臺的設計。通過對光纖接收能力、信號處理能力以及數據吞吐能力三個方面的分析，提出了硬件平臺的設計要求。依據設計要求進行了合理的處理芯片選擇，形成了以FPGA和DSP為主的硬件處理平臺。通過對電源、時鐘等主要部分的設計，最終設計出能夠滿足本文所討論的數字波束形成需要的硬件平臺系統(tǒng)。
　　最后本文在所設計的硬件平臺上進行了數字波束形成算法的開發(fā)及實現。本文首先以自頂向下的方式對 FPGA程序進行了系統(tǒng)設計

4、，給出了一種合理的、可擴展的系統(tǒng)模塊連接方式。然后針對系統(tǒng)中的數字波束形成計算、FPGA間通信、鏈路口通信等主要模塊進行了詳細設計。其數字波束形成計算部分基于 FPGA內部結構，構建了一種高度并行的計算結構，保證了計算的實時性。針對 FPGA間高速通信不穩(wěn)定的問題，在對時序進行了仔細分析后，采用了一種延時補償方式，保證了通信端口的傳輸速率和傳輸性能。基于 FPGA設計的特點，本文通過對內部模塊的分析，優(yōu)化了各模塊的內部布局，使得實現結果