The invention discloses a digital beamforming method for multi-carrier broadband signals. In the FPGA, the multi-phase processing technology is used to design the subcarrier DDS, the P4 complementary code coding phase is generated by using double accumulator and register delay, the compensation phase and delay are calculated according to the antenna unit serial number of the subcarrier radio frequency signal transmitting, and the phase coding and phase compensation are generated by using accumulator and CORDIC algorithm. After the sub-carrier baseband signal, the analog sub-carrier IF signal is output by digital delay, digital up-conversion, digital-to-analog conversion and IF filtering, and the agile local oscillator signal is generated by using the reference clock signal input from outside. After mixing and filtering the sub-carrier IF signal with the agile local oscillator signal, the sub-carrier RF signal is generated for power amplification and transmitted through the antenna unit. The sub-carrier radio frequency signals transmitted by each antenna unit synthesize multi-carrier broadband signals in space. The invention realizes digital beam formation of multi-carrier signals by using phase control and continuous variable digital delay control.
【技术实现步骤摘要】
多载波宽带信号的数字波束形成方法
本专利技术涉及一种多载波宽带信号的数字波束形成方法，具体涉及一种基于连续可变数字延时和相位补偿的多载波信号的数字波束形成方法，属于阵列信号处理
技术介绍
现有相控阵雷达采用单一载波调制的波形(如调频或相位编码信号)用于搜索、跟踪、成像等模式，不同模式采用不同分辨率的波形；受平台空间、隐身、载荷、电磁兼容等因素的制约，相控阵雷达多目标制导与目标探测的几种模式往往采用同一个阵列天线，多种模式分时使用天线，雷达时间资源按时隙在几个模式之间动态分配，在大空域搜索和多目标跟踪制导的情况下，雷达很容易多目标饱和而丢失重要的目标；从低截获、抗干扰的角度考虑，单一载波调制的波形易被截获和识别，易受到噪声瞄准干扰而失去目标探测能力，易被欺骗干扰而无法取出目标点迹和维持目标跟踪；从目标探测的角度考虑，现有雷达的功率、孔径资源无法根据目标距离进行优化和分配。因此，寻求新的波形和信号处理技术，实现孔径、频率、功率、时间资源的优化，提高雷达多目标能力及抗噪声瞄准干扰、抗欺骗干扰能力是未来雷达体制寻求突破的关键技术。近几年来世界雷达界广泛研究的多载...
【技术保护点】
1.多载波宽带信号的数字波束形成方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1、设计发射数字阵列和多载波宽带信号波形，按照多载波宽带信号的载波个数和频域加权，将每个子载波射频信号指定在一个或多个天线单元上发射，具体步骤：(1a)设计X×Y通道的发射数字阵列，其中包括Y列、每列X个发射通道，每个发射通道包括依次连接的数字波形信号产生DWG电路、数模转换DAC器件、中频带通滤波器、混频器、射频带通滤波器、功率放大器、天线单元；(1b)设计多载波宽带信号波形，相邻载波之间的频率间隔Δf为码元时宽tb的倒数，I个载波的多载波宽带信号带宽等于IΔf；各个载波采用相位编码调制，编码相位以P...
【技术特征摘要】
1.多载波宽带信号的数字波束形成方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1、设计发射数字阵列和多载波宽带信号波形，按照多载波宽带信号的载波个数和频域加权，将每个子载波射频信号指定在一个或多个天线单元上发射，具体步骤：(1a)设计X×Y通道的发射数字阵列，其中包括Y列、每列X个发射通道，每个发射通道包括依次连接的数字波形信号产生DWG电路、数模转换DAC器件、中频带通滤波器、混频器、射频带通滤波器、功率放大器、天线单元；(1b)设计多载波宽带信号波形，相邻载波之间的频率间隔Δf为码元时宽tb的倒数，I个载波的多载波宽带信号带宽等于IΔf；各个载波采用相位编码调制，编码相位以P4互补码编码相位；调整多载波宽带信号的波形参数，使得多载波宽带信号的载波个数I远小于或等于天线单元数，多载波宽带信号的带宽、工作比满足设计要求；(1c)根据子载波射频信号的频域加权值，指定天线单元序号，其中，若天线单元数等于载波个数，则子载波射频信号采用均匀频域加权；步骤2、在FPGA中设计DWG电路，产生数字子载波中频信号，经数模转换以及中频滤波后，输出模拟子载波中频信号，根据发射子载波射频信号的天线单元位置，在基带对子载波射频信号进行数字延时和相位补偿，具体步骤：(2a)分四相产生未经相位编码调制以及相位补偿的子载波基带信号相位；(2b)产生P4互补码编码相位；(2c)根据子载波射频信号的延时需求，计算子载波射频信号的补偿相位,与步骤(2a)和(2b)产生的相位相加送CORDIC模块；(2d)利用CORDIC算法圆周旋转模式对步骤(2c)得到的相位进行相位幅度转换，输出相位编码调制以及相位补偿后的子载波基带信号；(2e)将步骤(2d)中子载波基带信号送数字延时模块进行数字延时；(2f)数字延时模块的输出送数字上变频模块DUC，上变频模块输出送数模转换DAC器件，经中频带通滤波器滤波输出模拟子载波中频信号；步骤3、设计步骤(2e)所述的数字延时模块，数字延时模块包括整数延时和分数延时，具体为：(3a)根据天线阵列的几何结构确定天线每个单元相对于参考单元的延时量，分解为整数延时量和分数延时量；(3b)设计整数延时，即利用FPGA中的寄存器实现整数延时量的延时；(3c)设计分数延时，分数延时的实现采用Farrow结构分数延时滤波...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋德富，钱荣，李建峰，付伟，蒋康辉，韩燕，王峰，麻清华，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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