[发明专利]基于改进VFDF的实时宽带数字波束指向控制方法

摘要

本发明公开了一种基于改进VFDF的实时宽带数字波束指向控制方法。该方法采用数字可编程延时单元作为波束指向控制的基本控制单元，可以方便地实现宽带实时的波束指向控制；采用数字移相的方式实现对变频器的本振相位补偿，可以适应具有变频功能的超外差通道结构；采用基于复数分解的改进VFDF实现精确的数字可编程延时单元，在不增加额外资源的前提下将数字移相的功能集成到数字可编程延时单元中，而且还有效降低了数字可编程延时单元的整体资源消耗。该方法既具备控制精度高、内存开销小、切换速度快、运行效率高、环境适应性好的优点，同时还通过优化VFDF的实现方式，实现了资源消耗上的节省。

主权项

一种基于改进VFDF的实时宽带数字波束指向控制方法，其特征在于：(1)采用数字可编程延时单元作为波束指向控制的基本控制单元，通过控制一个延时抽头和一个相移抽头进行宽带、实时的数字信号延时和相移，从而实现宽带实时的波束指向控制；(2)针对具有变频功能的超外差通道结构，采用数字移相的方式实现对变频器的本振相位补偿；(3)采用基于复数分解的改进VFDF实现精确的数字可编程延时单元，在不增加额外资源的前提下将数字移相的功能集成到数字可编程延时单元中，而且还有效降低了数字可编程延时单元的整体资源消耗；其中，所述的基于复数分解的改进VFDF，在设计上包括以下三个步骤：步骤一：采用窗函数法设计VFDF的冲激响应；步骤二：对冲激响应进行复数分解，将VFDF的实现结构分解成奇偶分离的两个子VFDF和一个复数移相器；步骤三：将本振相位补偿功能集成到步骤二分解之后的VFDF的复数移相器中；所述步骤一，具体为：期望归一化延时为d的VFDF的理想冲激响应hid(n)的表达式如下：hid(n)=sin[π(n-d)]π(n-d)=sinc(n-d)foralln]]>其中，n表示时刻；采用窗函数法设计有限冲激响应滤波器来拟合Hid(ejω)，加窗的冲激响应h(n)如下：h(n)＝w(n‑D0‑d)sinc(n‑D0‑d)for n＝0,1,...,N‑1其中，w(·)表示窗函数，N表示窗函数的长度；冲激响应hid(n)被截尾和加窗，并引入了常数时延D0＝(N‑1)/2以保证因果特性；所述步骤二，具体为：对冲激响应h(n)进行复数分解，获得如下的表示形式：h(n)=w(n-D0-d)sinc(n-D0-d)=real[ejπ(n-D0-d)/2·w(n-D0-d)sincn-D0-d2]=real[(jn·w(n-D0-d)sincn-D0-d2)·e-jπ(D0-d)/2]]]>其中，real[·]表示取实部；相应的传递函数H(z)表示为如下的改进结构：H(z)=Σn=0N-1h(n)z-n=real[Σn=0N-1(jn·w(n-D0-d)sincn-D0-d2·z-n)·e-jπ(D0-d)/2]=real[(Σk=0K(heven(k)·z-2k)+jz-1·Σk=0K-1(hodd(k)·z-2k))·e-jπ(D0-d)/2]]]>其中K＝(N‑1)/2，k表示子滤波器的时刻，且有：heven(k)=(-1)k·w(2k-D0-d)sinc(k-D02-d2)fork=0,1,...,K]]>hodd(k)=(-1)k·w(2k+1-D0-d)sinc(k+12-D02-d2)fork=0,1,...,K-1]]>在改进VFDF的结构中，VFDF被分解成两个子VFDF和一个复数移相器；其中heven(k)采用Le阶的Farrow架构，分路滤波器长度为(K+1)；hodd(k)采用Lo阶的Farrow架构，分路滤波器长度为K。