寬帶數(shù)字波束形成硬件平臺設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、一般的窄帶自適應(yīng)波束形成技術(shù)由于能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的波束控制,從而獲得高的波束指向或強(qiáng)的干擾抑制能力,已被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、語音信號處理、地震檢測等領(lǐng)域。但當(dāng)所處理的信號具有一定的帶寬,特別是寬帶信號時,陣列的方向圖會隨著頻率而變化,從而嚴(yán)重影響到陣列的性能。適合寬帶的波束形成方法運(yùn)算量很大,對硬件系統(tǒng)的處理能力要求苛刻。所以,如何針對通信系統(tǒng),研究低復(fù)雜度的寬帶自適應(yīng)波束形成技術(shù),實現(xiàn)對寬帶信號的波束控制及對寬帶干擾的抑制是一個值

2、得研究的問題。本文完成了寬帶波束形成硬件平臺的設(shè)計與調(diào)試。并在硬件平臺上實現(xiàn)了一種寬帶的自適應(yīng)波束形成算法。
　　首先,本文在基于線陣模型上介紹了幾種基本的窄帶自適應(yīng)波束形成算法,以及兩種寬帶的自適應(yīng)波束形成算法,分析了均勻線陣和有向均勻圓陣的頻率特性。
　　然后對寬帶波束形成系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)方案進(jìn)行了設(shè)計與論證。在硬件系統(tǒng)設(shè)計時,選擇了現(xiàn)在流行的DSP+FPGA的信號處理架構(gòu),兼顧了數(shù)據(jù)處理的靈活性和并行性。本系統(tǒng)選用的是T

3、I公司的TMS320C6455T和Xilinx的XC6VLX240T完成了系統(tǒng)硬件的制作,并對DSP和FPGA的基本功能進(jìn)行了測試。
　　最后,從陣型的角度考慮,詳細(xì)研究了基于有向均勻圓陣的一種寬帶數(shù)字波束形成算法。由于有向圓陣的方向圖對頻率不敏感的特性,寬帶信號只需要一組權(quán)值就可以實現(xiàn)寬帶波束形成。隨后給出了基于陣列綜合方法的最優(yōu)加權(quán)值的求解步驟,并利用計算陣列輸出平均總功率的方法對干擾方向進(jìn)行估計。在此基礎(chǔ)上歸納了該算法的實現(xiàn)