折面相控陣?yán)走_(dá)數(shù)字波束形成設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).pdf

1、相控陣?yán)走_(dá)以其波束靈活性等優(yōu)點(diǎn)突破了常規(guī)雷達(dá)的許多限制，使得單部雷達(dá)能夠同時(shí)完成跟蹤、搜索等多個(gè)戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，從而形成了多功能相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)。由于雷達(dá)所安放的載體平臺(tái)的需要，共形形式的相控陣應(yīng)運(yùn)而生，不僅解決了相控陣天線的安放問(wèn)題，同時(shí)提高了雷達(dá)與載體平臺(tái)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?yán)走_(dá)背景，主要針對(duì)某種分離折面相控陣進(jìn)行了數(shù)字波束形成算法的仿真分析。然后通過(guò)

2、分析算法需求，進(jìn)行了基于該陣面的數(shù)字波束形成算法的工程開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)。
　　本文首先從基本的平面相控陣開(kāi)始，討論了數(shù)字波束形成算法的處理過(guò)程及仿真結(jié)果。討論了在大尺寸相控陣面下所采用的兩級(jí)加權(quán)形式的數(shù)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(guò)逐步對(duì)平面陣列進(jìn)行變換依次形成折面陣和分離形式的折面陣，并對(duì)每種形式的陣面進(jìn)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(chǎn)生的不同影響。
　　其次本文依據(jù)數(shù)字波

3、束形成算法的計(jì)算特點(diǎn)進(jìn)行了硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)光纖接收能力、信號(hào)處理能力以及數(shù)據(jù)吞吐能力三個(gè)方面的分析，提出了硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求。依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)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(tái)。通過(guò)對(duì)電源、時(shí)鐘等主要部分的設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出能夠滿足本文所討論的數(shù)字波束形成需要的硬件平臺(tái)系統(tǒng)。
　　最后本文在所設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)上進(jìn)行了數(shù)字波束形成算法的開(kāi)發(fā)及實(shí)現(xiàn)。本文首先以自頂向下的方式對(duì) FPGA程序進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4、，給出了一種合理的、可擴(kuò)展的系統(tǒng)模塊連接方式。然后針對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)字波束形成計(jì)算、FPGA間通信、鏈路口通信等主要模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。其數(shù)字波束形成計(jì)算部分基于 FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了一種高度并行的計(jì)算結(jié)構(gòu)，保證了計(jì)算的實(shí)時(shí)性。針對(duì) FPGA間高速通信不穩(wěn)定的問(wèn)題，在對(duì)時(shí)序進(jìn)行了仔細(xì)分析后，采用了一種延時(shí)補(bǔ)償方式，保證了通信端口的傳輸速率和傳輸性能。基于 FPGA設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，本文通過(guò)對(duì)內(nèi)部模塊的分析，優(yōu)化了各模塊的內(nèi)部布局，使得實(shí)現(xiàn)結(jié)果