【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数字波束形成dbf，具体为一种相控阵转置级联数字波束的合成方法。
技术介绍
1、波束形成技术是阵列信号处理的一个重要分支，通过形成方向性波束，从而在接收某一特定方向信号的同时，衰减其他方向到来的信号。波束形成的原理为：对于接收到的信号，多阵元按其波束方向进行延时，补偿至波前对齐，然后相加。
2、当阵列规模较小时，阵元数少，对信号合成的硬件资源需求小，经过一次合成即可完成波束形成过程；当阵列规模增大，阵元数增多，单级硬件资源已无法满足多阵元合成需求，此时可采取分级合成的处理架构。以256阵元为例，现有的合成方案是：将每16阵元作为一个子阵，首先进行每个子阵的信号合成，称为初级合成；然后将子阵级信号进行二次合成，称为次级合成，次级合成后的信号为最终的波束形成信号。
3、但是，上述方案仅适用于数百阵元规模或至多数千阵元规模的多波束合成需求的阵列，当阵元数增加至上万时，对应的初级板卡数量激增，相应的次级板卡需要承载的信号数量大，硬件资源消耗大，系统走线复杂，可移植性差；因此，从数字波束的合成方法入手，有必要对其进行改进，来解决这些随着阵元数量剧增而产生的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有数字波束的合成方法因阵列规模庞大而导致的硬件资源消耗增大及走线复杂困难等问题，因此提出了一种相控阵转置级联数字波束的合成方法；本专利技术通过转置级联数据接口，进行片间的数据传输，同时利用同步信号和预设的数据缓存区，实现片间数据同步，对同步后的数据进行片
2、本专利技术采用了以下技术方案来实现目的：
3、一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，所述合成方法包括如下步骤：
4、s1、构建相控阵的转置级联架构，在转置级联架构的每片板卡上设置用于转置级联的数据连接接口；
5、s2、在每片板卡内预设数据缓存区；
6、s3、使用同步信号，对转置级联架构中的每片板卡进行片间数据同步；
7、s4、完成片间数据同步后，进行波束合成或阵元合成操作；其中，波束合成执行于信号数据的接收处理阶段，阵元合成执行于信号数据的发射处理阶段。
8、进一步的，步骤s1中，转置级联架构的每片板卡，均通过数据连接接口将各自对应的子阵间波束合成信号进行串行连接；对于接收信号，第一板卡通过数据连接接口将信号数据连接至第二板卡中进行合成；对于发射信号，第二板卡通过数据连接接口将信号数据连接至第一板卡中进行合成。
9、具体的，所述数据连接接口，在每一片板卡中均包括：接收波束数据输入口、接收数据波束输出口、发射波束数据输入口和发射波束数据输出口。
10、综上所述，由于采用了本技术方案，本专利技术的有益效果如下：
11、本专利技术顺利解决了现有方法因阵列规模庞大而导致的硬件资源增大和系统走线复杂等问题；应用本专利技术方法的转置级联波束形成技术，采用了串行走线方式，对应的硬件结构因此变得简洁，降低了互连的复杂性。
12、本专利技术的方法在面对庞大的阵列规模时，相比于现有的数字波束形成技术，减少了次级板卡的需求量，顺利实现了硬件资源的优化；在本专利技术方法中，级联片数可按需进行扩展或缩减，实现了很好的灵活性。
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1.一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：步骤S1中，转置级联架构的每片板卡，均通过数据连接接口将各自对应的子阵间波束合成信号进行串行连接；对于接收信号，第一板卡通过数据连接接口将信号数据连接至第二板卡中进行合成；对于发射信号，第二板卡通过数据连接接口将信号数据连接至第一板卡中进行合成。
3.根据权利要求2所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：所述数据连接接口，在每一片板卡中均包括：接收波束数据输入口、接收数据波束输出口、发射波束数据输入口和发射波束数据输出口。
4.根据权利要求3所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：转置级联架构应用于2个子阵中，2个子阵分别对应第一板卡和第二板卡；对于接收信号，第一板卡将来自其接收波束数据输入口的信号数据，通过其接收数据波束输出口传输至第二板卡的接收波束数据输入口，从而在第二板卡内部完成接收信号的合成；对于发射信号，第二板卡将来自其发射波束数据输入口的信号数据，
5.根据权利要求2所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：步骤S2中，在每片板卡内预设具有深度的数据缓存区，用于缓存未完成同步或合成的信号数据；数据缓存区的深度依据板卡的片间数据时延进行预设，当片间数据时延越大时，对应的数据缓存区的深度预设越深。
6.根据权利要求2所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：步骤S3中，同步信号包括发射波束同步信号和接收波束同步信号；发射波束同步信号由外部统一发送并同时到达每片板卡，此时的时延误差不超过1ms；接收波束同步信号随阵元接收信号一起送入板卡中，经过当前所在板卡的数字波束合成处理形成波束数据后，随着波束数据一起送入与之相连的下一片板卡中。
7.根据权利要求2所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：步骤S4中，波束合成将接收到的阵元数据合成为波束数据；阵元合成将需要发射的波束数据合成为阵元数据。
8.根据权利要求7所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：在信号数据的接收处理阶段，第一板卡和第二板卡分别对接收的阵元数据进行加权合成，分别形成位于第一板卡内的第一波束数据和位于第二板卡内的第二波束数据；第二波束数据送入第二板卡内预设的数据缓存区，并记录第二波束数据在数据缓存区中的初始地址；第一波束数据与同步信号一并通过数据连接接口送入第二板卡中，第二板卡检测到同步信号后，依据记录的初始地址，取出第二波束数据，与接收的第一波束数据相加，完成片间波束合成过程。
9.根据权利要求8所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：当第二板卡还通过数据连接接口连接有第三板卡时，将第三板卡作为新的第二板卡，将原来的第二板卡作为新的第一板卡，依据第一板卡与第二板卡之间的波束合成方式，继续进行新一轮的片间波束合成过程；通过片间波束合成过程的循环，直至转置级联架构的每片板卡均完成波束合成过程，由最后一片板卡输出波束合成数据结果。
10.根据权利要求7所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：在信号数据的发射处理阶段，转置级联架构的最后一片板卡将待发射波束数据通过数据连接接口逐级向前转发，直至转置级联架构的第一片板卡收到待发射波束数据；每片板卡在收到当前送入自身的待发射波束数据时，将其存入自身的数据缓存区中，同时记录其在数据缓存区中的初始地址；当所有板卡同时接收到来自外部的同步信号时，依据记录的初始地址，从各自对应的数据缓存区中依次取出数据，进行阵元数据加权合成，形成用于发射的阵元数据，并对外发射。
...【技术特征摘要】
1.一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：步骤s1中，转置级联架构的每片板卡，均通过数据连接接口将各自对应的子阵间波束合成信号进行串行连接；对于接收信号，第一板卡通过数据连接接口将信号数据连接至第二板卡中进行合成；对于发射信号，第二板卡通过数据连接接口将信号数据连接至第一板卡中进行合成。
3.根据权利要求2所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：所述数据连接接口，在每一片板卡中均包括：接收波束数据输入口、接收数据波束输出口、发射波束数据输入口和发射波束数据输出口。
4.根据权利要求3所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：转置级联架构应用于2个子阵中，2个子阵分别对应第一板卡和第二板卡；对于接收信号，第一板卡将来自其接收波束数据输入口的信号数据，通过其接收数据波束输出口传输至第二板卡的接收波束数据输入口，从而在第二板卡内部完成接收信号的合成；对于发射信号，第二板卡将来自其发射波束数据输入口的信号数据，通过其发射波束数据输出口传输至第一板卡的发射波束数据输入口，从而在第一板卡内部完成发射信号的合成。
5.根据权利要求2所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：步骤s2中，在每片板卡内预设具有深度的数据缓存区，用于缓存未完成同步或合成的信号数据；数据缓存区的深度依据板卡的片间数据时延进行预设，当片间数据时延越大时，对应的数据缓存区的深度预设越深。
6.根据权利要求2所述的一种相控阵转置级联数字波束的合成方法，其特征在于：步骤s3中，同步信号包括发射波束同步信号和接收波束同步信号；发射波束同步信号由外部统一发送并同时到达每片板卡，此时的时延误差不超过1ms；接收波束同步信号随阵元接收信号一起送入板卡中，经过当前所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘田，陈颖，谢伟，袁田，邹钦羊，滕毅，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：
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