[发明专利]基于分析与综合的宽带数字波束形成装置

说明书

本发明公开了一种基于分析与综合的宽带数字波束形成装置，数字信道化模块对输入的多个阵元的雷达信号分别进行信道化处理，将高速采集到的雷达信号均匀分配到子带数字波束形成模块的各个子带信道进行同时处理，子带数字波束形成模块对各个阵元同一信道做子带波束形成，若有K个信道，需要形成N个波束，则子带数字波束形成模块输出为N*K个信道的波束样本点，信道综合模块对通过子带数字波束形成模块处理的同一波束的不同子带信号做信道合成，完成宽带数字波束形成。本发明具有以下优点：占用硬件资源少，易于工程实现，宽带波束形成后的信号波形不会出现畸变，满足了后续信号处理参数测量与分析的要求。

技术领域

本发明涉及宽带波束形成领域，尤其涉及一种电子信号侦察系统中的基于信道分析和信道综合的宽带数字波束形成装置。

背景技术

数字波束形成技术是相控阵系统中的关键技术之一，直接影响着系统效能的发挥。目前，窄带数字波束形成技术在传统相控阵系统中已有广泛应用。然而，对电子信号侦察系统，系统带宽越来越宽，传统的窄带波束形成不再适用，这就需要在宽带系统中采用宽带数字波束形成技术。同时，电子信号侦察系统要求具备时域、空域和频域宽开的特征，宽带数字波束形成便是满足这些特征的关键技术之一。因此，研究宽带数字波束形成具有重要意义。

宽带数字波束形成方法主要分为时域、频域和空域的方法。时域宽带波束形成采用抽头延迟线组结构或FIR滤波器组结构，需要较长长度的抽头延迟线或较高阶次的FIR滤波器，硬件复杂度高。空域波束形成技术是在扇形滤波器的基础上发展起来的，所需阵元数较大，其改进算法的计算复杂度较高。频域宽带波束形成对系统前端要求较低，更适用于工程实现。其思想是先利用DFT把宽带信号划分为若干频率柜，在各个窄带频率柜上做窄带波束形成，最后逆DFT运算得到宽带波束形成时域结果。基于DFT的频域宽带波束形成在逆DFT后，宽带信号波形出现畸变，对波束形成后的信号处理造成不良影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种克服了宽带信号波形出现畸变的基于分析与综合的宽带数字波束形成装置。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种基于分析与综合的宽带数字波束形成装置，包括数字信道化模块、子带数字波束形成模块和信道综合模块，子带数字波束形成模块包括若干个子带信道，数字信道化模块对输入的多个阵元的雷达信号分别进行信道化处理，将高速采集到的雷达信号均匀分配到子带数字波束形成模块的各个子带信道进行同时处理，子带数字波束形成模块对各个阵元同一信道做子带波束形成，若有K个信道，需要形成N个波束，则子带数字波束形成模块输出为N*K个信道的波束样本点，信道综合模块将通过带数字波束形成模块处理的信号进行宽带数字波束形成。

作为优化的技术方案，各个子带信道彼此之间具有独立性。

作为优化的技术方案，所述多相滤波装置包括依次连接的抽取信号的信号抽取单元、分析滤波器、DFT单元以及乘法器，信号抽取单元将高速采集到的雷达信号抽取为K路数据，然后原型滤波器分解为K相进行滤波，最后经过DFT单元的K点输出K路数据，对每路数据乘上相应的系数，得到K个信道的样本点。

作为优化的技术方案，所述子带数字波束形成是在某一个信道上，对某个方向入射信号，补偿由于天线单元在空间位置不同带来的通道间的相位差，实现信号同相叠加。

作为优化的技术方案，该信道综合模块包括依序连接的IDFT单元、抽取单元、以及多相滤波单元，它是信道化的逆过程，将多个窄带信号综合为宽带信号。

作为优化的技术方案，信道综合的公式为

其中j＝0,1,...,M-1，为信道综合第k支路的输入，M为插值率，f_k(n)为带通滤波器。