宽带阵列雷达波束合成技术研究
宽带数字阵雷达实现技术研究的开题报告
宽带数字阵雷达实现技术研究的开题报告一、选题背景和意义宽带数字阵列雷达是近年来从传统雷达中发展出来的一种新型雷达系统，其能够实现高精度、高分辨率的目标探测和成像，广泛应用于民用和军事领域。
该技术是集数字信号处理、微电子技术、信号处理算法和雷达工程等多学科交叉的复杂系统，因此在其研究与应用中存在着很多问题和挑战。
因此，开展宽带数字阵列雷达的实现技术研究，对于促进我国雷达技术的发展具有重要的现实意义和深远的历史价值。
二、主要研究内容和目标本研究的主要内容是宽带数字阵列雷达的数字信号处理、微电子技术、成像算法和雷达工程等多个学科领域的深入研究，旨在实现高精度、高分辨率的雷达成像，同时提高雷达系统的可靠性、稳定性和性能指标。
本研究的主要目标如下：1.设计和优化宽带数字阵列雷达系统的硬件和软件框架，并提出相应的设计方案和调试方法。
2.探究雷达数字信号处理的理论和算法，研究复杂信号去相干化等数字信号处理技术。
3.研究宽带数字阵列雷达的成像算法，探究高精度、高分辨率成像技术。
4.研究微电子器件和电路设计，提出优化方案，以降低成本、提高可靠性、增强工作寿命。
5.系统测试和性能评估，以提高雷达系统的可靠性、稳定性和性能指标，并为工业应用做好准备。
三、拟采取的研究方法本研究采用的方法主要有以下几种：1.基于现有宽带数字阵列雷达理论和算法，结合实验数据进行模拟研究。
2.利用计算机辅助仿真和模拟分析工具，对宽带数字阵列雷达中的信号处理、电路设计、成像算法等问题进行模拟分析。
3.在模拟分析的基础上，进行实际的硬件实现和算法验证，找出可能存在的问题，并针对性地进行解决。
四、预期研究结果及其意义本研究的预期成果如下：1.设计和实现一套高性能、高稳定性、高精度、高分辨率的宽带数字阵列雷达系统。
2.探索出适用于宽带数字阵列雷达的数字信号处理和成像算法，并获得一定的成像效果。
3.设计和实现微电子器件和电路，提高雷达系统的可靠性、稳定性和性能指标。
宽带相控阵雷达发射波束零点形成方法
用窄带波束零点形成算法和子阵间应用宽带数字时变权 ! 即可实现宽带方向图在干扰方向形成零点 -
9! 传统的延迟线子阵方法发射波束形成
假设阵列为等距离线阵 ! 阵元 1 个 ! 令 1 7 8 9*! 阵元间距为 8 为子阵个数 ! * 为每个子阵的阵元数 : 目标方向为!!参考阵元为每个子阵的第零个阵元 ! 参考子阵为第零个子阵 以下处理为子阵内处理 ;! 在大扫描角的情况下 ! 各阵元发射信号不能同 时 到 第<) *个阵元信号 达波束指向的波前面 ! <7" " * = ’ 相对于参考阵元在波前面的包络延迟为 ’ ;E ? A! >! ! # < 7< ) * ’ 其中> 为光速 第 ? 个子阵相对于参考子阵) 第零个子阵* 的延迟为 ’ ) * ? A! >! : ! $? 7 ?*;E * 的延 迟 线 而在 子 阵 ’ !! 如果在子阵内采用长度为式 ) * 的延迟线 ! 此方法阵列可在目标方向全相关 间采用式) ! 发射 但是 ! 这样并没有 使系统的代 价 和 复杂 度 降 低 ! 这 和采用子阵方法的初衷相背 ! 所以 ! 传统的子阵方法是在 子阵内采用移相器 ! 而在子 阵间采用 延迟 线 来 降低 系 统 的复杂度 如图 ’ 所示 ! 这样可大大减少延迟线的数量 此时第< 个阵元移相器的相位为 ) * 2 % "@ < 7! "# <! : 且式) 提 !* !! 模拟延时单元是 阵 列 中 最 昂 贵 的 部 分 ! 供的延时 是 量 化 的 ) 因此降低了阵列增益和距离分辨
基于FPGA的宽带雷达波束形成技术
基于FPGA的宽带雷达波束形成技术作者：汪灏来源：《科技视界》2016年第19期[摘要]雷达波束形成（DBF）作为相控阵雷达体系中的核心环节之一，其作用不言而喻；宽带波束形成是实现数字阵列雷达工程实现中的主要难点之一。
本文介绍一种利用信道复用技术来实现宽带雷达波束形成的方式，着重在于结合实际工程实践中的难点并给出解决方案，旨在减少雷达信号处理系统中硬件资源使用量，[关键词]宽带波束形成；相控阵雷达；信道复用0引言在雷达信号处理中，数字波束形成技术是相控阵雷达体制的核心技术之一，宽带波束形成又以其独特的难点成为雷达系统设计过程中所必须要关注的重点问题。
其难点一般在于其带宽范围大，数据通量特别大，多波束情况下尤其对于数据传输以及运算所提出的要求非常高，即数据吞吐率以及运算要求这两方面要求都非常高，这对硬件实现提出了非常高的要求，尤其在板件数据传输以及板内数据运算单元这两方面都有非常高的要求。
目前，在已知的宽带信号处理系统中，带宽达到几百兆的情况下所采用的硬件架构基本相似，都是采用高速光纤来进行数据传输，利用越来越高端的FPGA来进行信号处理，往往还需要形成同时多波束，这就使得FPGA内部的乘法器出现倍数的增长，乘法器数目从开始的几十个到后来的几百个，以至于现在的几千个，阵元以及波束越来越多，硬件整体规模越来越大。
如何在满足系统设计功能的前提下，尽可能减少硬件规模已成为设计师们的新的挑战。
1波束形成算法图1中列出了10个阵元，阵元间距离为d，目标回波信号与垂直线角度为θ，载波波长为λ，那么相邻阵元间的空间相位差如图中所示。
△Φ=2πd sinθ/λ （1）阵元编号为N，N取值从0至9，那么以0阵元为基准，1到9阵元分别需要补偿的相位为Φn=-N*△Φ。
波束形成网络输出：Y（t）=∑X n*e j*φ（2）作为DBF模块设计，系数的作用是保证将接收到的回波信号进行相位修正，保证输入的信号相位一致，从而增加信号的信噪比，同相的信号幅度会发生累加，但是附带的白噪声信号由于它的随机性，会出现相消的现象，这个在本质上会提高输入信号的信噪比。
基于射频采样宽带数字阵列雷达波束形成高朝辉
基于射频采样宽带数字阵列雷达波束形成高朝辉发布时间：2021-08-18T07:15:05.834Z 来源：《防护工程》2021年13期作者：高朝辉[导读] 波束形成方法是阵列信号处理的核心研究内容之一，针对阵列接收信号为窄带或宽带信号，采用不同的方法形成波束。
中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市 230000摘要：宽带相控阵雷达除了具有常规相控阵雷达的优点以外，采用的宽带信号可获得距离高分辨力，且兼具良好的低截获概率特性，从而为解决多目标分辨和分类识别、提高相控阵雷达的抗干扰能力等难题提供了解决途径。
数字化技术在宽带相控阵雷达系统中引入后，易于通过时延调整，更方便地实现发射数字波关键词：射频采样宽带数字阵列雷达波束形成一、基于射频采样宽带数字阵列雷达波束形成1.波束形成方法是阵列信号处理的核心研究内容之一，针对阵列接收信号为窄带或宽带信号，采用不同的方法形成波束。
在阵列接收信号为窄带信号的情况下，采用幅度和相位加权的波束形成结构即可形成波束，此时研究内容重点集中在可以根据外部信号特性自适应地调整加权系数的各种波束形成算法。
波束形成算法可以根据是否利用参考信号划分为两类：基于参考信号的波束形成和盲自适应波束形成算法。
基于参考信号的波束形成算法所使用的参考信号主要包括空间参考信号，或者是时间参考信号。
线性约束最小方差算法（LCMV）和最大信噪比算法（MaxSNR）等算法属于典型的基于空间参考信号的算法，这一类方法需要有接收信号相关空间信息的先验知识，例如信号个数、信号到达角等，其性能取决于给定信号到达角度存在的误差，如果误差较大，则会明显影响到这类方法的性能。
采用时间参考信号的波束形成算法不需要知道波达方向，仅要求系统提供参考信号（训练信号），算法稳健性较好，应用较广泛，特别是较多地应用于通信系统中。
该类算法的局限性在于需要参考信号参与到迭代计算过程中来更新加权系数，在有些应用场合无法满足该要求。
宽带小型化天线及阵列技术研究
宽带小型化天线及阵列技术研究随着无线通信技术的快速发展，天线作为通信系统的重要组件，其性能和尺寸成为了研究的焦点。
近年来，宽带小型化天线及阵列技术成为了天线领域的热门研究课题。
本文将对宽带小型化天线及阵列技术进行详细探讨，旨在为相关领域的研究提供参考。
宽带小型化天线及阵列技术的研究涉及多个方面。
对于关键词的分析，可以从以下几个方面展开：宽带小型化天线：主要涉及到天线的结构设计、材料选择和制造工艺等方面的研究。
通过优化设计，使天线具备宽频带、高效率和小型化的特点。
阵列技术：通过将多个天线单元按照一定的规律排列，形成天线阵列，以提高天线的方向性、增益和抗干扰能力。
阵列设计是该技术的关键之一。
无线通信技术：无线通信系统的性能主要受限于信号传输质量和距离。
天线及阵列技术的优化可以提高无线通信系统的性能，满足不同场景的需求。
宽带小型化天线及阵列技术的研究主要基于以下原理：天线的基本理论：天线通过辐射和接收电磁波实现信号传输。
宽频带天线的设计需要减小天线尺寸并优化辐射电阻，以提高天线的辐射效率和带宽。
阵列信号处理：通过控制天线阵列中各个元素的相位和振幅，形成定向波束，提高信号强度和抗干扰能力。
同时，阵列设计还可以实现波束赋形、空间复用等功能。
高性能材料：采用新型的高性能材料，如超材料、纳米材料等，可以提高天线的性能，实现天线的小型化和宽带化。
宽带小型化天线及阵列技术的应用广泛，以下是几个主要应用场景：无线通信系统：在无线通信领域，宽带小型化天线及阵列技术的应用可以提高通信系统的性能和覆盖范围。
例如，在5G、6G等通信系统中，宽带小型化天线及阵列技术可以支持更多频段和更高的传输速率。
雷达系统：雷达是一种利用电磁波探测目标的电子设备。
宽带小型化天线及阵列技术可以用于提高雷达的探测能力、分辨率和抗干扰能力。
雷达还可以利用该技术实现多目标跟踪和三维成像。
电子战领域：在电子战领域，宽带小型化天线及阵列技术可以用于侦察、干扰和欺骗敌方雷达和通信系统。
宽带宽角数字阵列雷达发射波束形成技术
宽带宽角数字阵列雷达发射波束形成技术
曹运合;刘峥;张守宏
【期刊名称】《雷达科学与技术》
【年(卷),期】2008(6)6
【摘要】在大扫描角的情况下,大孔径相控阵采用移相方法发射不出去宽带高分辨波形.宽带相控阵波束形成通常采用模拟时延单元,但它的量化误差及硬件的高代价阻碍了进一步应用.在基于子阵划分和发射为线性调频信号的前提下,提出了宽带数字阵列雷达发射波束形成方法,同时给出了几种实现框图并对性能进行分析.最后,计算机仿真结果证实了给出的几种宽带数字阵列雷达发射波束形成方法具有易于实现和良好的性能.
【总页数】5页(P445-449)
【作者】曹运合;刘峥;张守宏
【作者单位】西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室,陕西,西安,710071;西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室,陕西,西安,710071;西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室,陕西,西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.基于拉伸处理的宽带宽角波束形成技术 [J], 曹运合;张守宏;罗永健;王胜华
2.基于确知波形的宽带宽角相控阵发射波束形成方法 [J], 罗永健;俞根苗;张守宏;
朱敏
3.针对线性调频信号的宽带宽角相控阵发射波束形成方法 [J], 程磊
4.基于拉伸处理的宽带宽角接收波束形成新方法 [J], 罗永健;俞根苗;张守宏;程磊
5.数字阵列雷达发射多波束的若干关键技术 [J], 鲁加国
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雷达天线阵列中的波束形成技术研究
雷达天线阵列中的波束形成技术研究摘要：讨论卫星跟踪和数据传输系统中的多波束形成算法;自适应模型和相位调整，分析如何控制波束和实现波束形成。
关键词:TDRSS;多波束形成相控阵雷达具有多功能模式,多目标跟踪和多功能模式。
这些发展优势和战术特点与多波束能力可行性有关。
相控阵天线可以发送和接收多个波束，波束的大小如何,的方向可以迅速变化,并且波束形状可以根据不同的操作方式灵活变化,这是一个重要相控阵天线优点。
一、相控阵雷达与多波束形成根据相控阵雷达它不仅可以发送接收波束,还可以以各种形式变化,这改变了它的工作方式。
基本上,相位阵列雷达的性能在很大程度上取决于其能力和多波束成形方法。
目前有多种方法可用于相控阵天线的多个波束，根据雷达和现有技术设施的要求,可以选择多波束产生方法,随着数字技术和集成电路技术的发展,数字多波束形成技术已应用于相控阵雷达。
该技术提供了一种使用电子转换和数字波束的形成,接收和传输电子射线的方法,从而为雷达系统的进一步发展提供了技术基础。
二、多波束形成算法在多址卫星数据传输系统中,服务对象通常分布在低地球轨道上。
如果用户的恒星轨道位于地面以下3000公里处,则中继星波束可以覆盖地球周围26°用户星宽度。
当用户星以10公里/秒的最高速度移动时,通过3.5°宽合成波形所需的最短时间为205秒。
因此,波束角速度似乎是最低的,新的是合成波束3.5°宽度水平为05%,为10.5秒步进间隔。
一旦计算机将相位矩阵的用户星为10.5 s创建相位加权系数,具体取决于位置。
根据目标的启动和跟踪过程,多波束有三种操作模式:主波束、扫描及自跟踪方式。
如优先验目标的当前位置的信息,目标在空中的轨道方程计算,可以作为一个主波束控制。
计算机可以根据其高度和方向实时计算出加权系数矢量,并将其发送到多波束处理器完成波束加权。
用户星相对中继星来说缓慢移动角度,随着移动用户星,权系数矢量计算机计算,并实时跟踪每个点的主波束。
OFDM雷达通信一体化系统中的数字波束形成技术研究的开题报告
OFDM雷达通信一体化系统中的数字波束形成技术研究的开题报告题目：OFDM雷达通信一体化系统中的数字波束形成技术研究研究背景和意义：随着科技的进步和应用需求的提升，在现代雷达通信系统中，数字信号处理技术被广泛应用，而数字波束形成则是其中的重要技术之一。
数字波束形成技术通过对阵列天线的控制实现波束的定向，能够大幅度提高雷达通信系统的性能。
OFDM技术则被用于实现高效的数据传输，可以通过有效利用频谱资源提高系统信道容量。
因此，将数字波束形成技术和OFDM技术相结合，将有助于提高雷达通信系统的效率和性能。
研究内容和方法：本研究将主要探究OFDM雷达通信一体化系统中数字波束形成技术的应用和优化。
具体研究内容包括：1.数字波束形成的原理和应用2.OFDM技术在雷达通信中的应用3.OFDM雷达通信一体化系统中的数字波束形成技术研究4.数字波束形成算法的优化及其在OFDM雷达通信中的应用本研究将采用文献综述和数值模拟等方法进行研究。
首先，通过文献综述了解OFDM技术、数字波束形成技术的基本原理和应用。
然后，利用Matlab等工具模拟OFDM雷达通信系统中数字波束形成技术的实现过程，并进行性能分析。
最后，针对模拟结果中存在的问题，进行数字波束形成算法的优化研究。
研究预期成果：本研究预期达到以下目标：1.掌握OFDM技术和数字波束形成技术的原理和应用2.深入理解OFDM雷达通信系统中数字波束形成技术的实现过程和关键问题3.对数字波束形成算法进行优化，提高OFDM雷达通信系统的性能4.提出针对OFDM雷达通信一体化系统的数字波束形成技术的改进和优化方案5.发表相关领域的科研论文结语：数字波束形成技术是OFDM雷达通信一体化系统中的重要技术之一，本研究将探究数字波束形成算法在OFDM雷达通信系统中的应用和优化，为实现高效、高性能的雷达通信系统提供理论和技术支持。
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摘
要 ： 宽 带相控 阵 雷达 天线 波束合 成 时 ， 于天 线孔 径 渡越 时 间影 响 ， 引起 不 同频 率 分 在 由 会
量 信 号合成 的 天线 波束 指 向相 互 偏 离， 造成 信 号 能量 损 失 。本 文提 出 了一 种 对 宽 带信 号 不 同
频 率 分量分 别进 行补偿 的算 法 ， 宽 带相控 阵雷达 在 整 个信 号 带 宽 内形 成 的 天 线 波束 最 大增 使
（ ． ｏｌ ｅｏ ｌ ｔ ｎ ｓａ ｄＩ ｏｍ ｔ ｎＥ ｇｎｅ ｎ Ｎ ｎｉ ｎ ｅ ｉ Ｉ ｏｍ ｔ ｎＳ ｉ ｃ １ Ｃ ｌｇ ｅ ｆＥｅ ｒ ｉ ｎ ｎ ｒ ａｉ ｎ ｉ ｒ ｇ， ａｊ ｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｎ ｒ ａｉ ｃ ｎｅ ｃｏ ｃ ｆ ｏ ｅｉ ｎ ｖ ｓｙｆ ｆ ｏ ｅ
益指 向保持不变， 确保不 同频率分量信号能量有效叠加 ， 以提高宽带相控阵雷达 目 标探 测距 离
和 角度 分辨 力 。
关键 词 ： 带 ； 宽 相控 阵 ； 雷达 ； 径 渡越 时 间 孔 中图分类 号 ：Ｎ ５ ． Ｔ ９９４ 文献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ９— ４ １ ２ １ ） ２— ０ ３— ５ １０ ０ ０ （ ０ ０ ０ ０ １ ０
１ 引 言
宽 带相 控 阵雷 达 工作 频 率 范 围大 ， 时信 号 带 宽 瞬
很宽 ， 如果 为获得 高 增益 而采 用 大尺寸 天线 阵列 ， 形 在
在时域通过时间补偿实现宽带阵列天线波束合成
算 法 的基 本思 想是 ： 采用 实 时 数 字 延 时线 和分 数 延 时
滤波 器对 中频 或基 带 信 号 进行 时 问延 时 补偿 ， 同时 通
第３ ０卷
第 ２期
雷 达 与对 抗
ＲＡＤＡＲ ＆ ＥＣ Ｍ
Ｖｏ ． Ｎｏ． １３０ ２
２１ ０ ０年 ６月
Ｊｎ ２ １ ｕ ．０ ０
宽 带 阵列 雷 达 波 束 合 成 技 术 研 究
张玉喜 王 建 秦 亚萍 张 宁 ， ， ，
（． １ 南京信息工程大学 电子 与信 息工程学院 ， 南京 ２０ ０ ；．南京船舶雷达研究 所 ， １０ ３ ２ 南京 ２０ ０ ） １０ ３
＆ Ｔｃｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉ １０ ４ ２ ａｊ ｇＭａｉｅＲ ｄ ｒ ｎｔｕｅ Ｎ ｎｉ １０ ３ ｅｈｏｏ ， ａｊ ｇ２ ０ ４ ； ．Ｎ ｎｉ ｒ ａ ａ ｓ ｔ ， ａｊ ｇ２ ０ ０ ） ｇ ｎ ｎ ｎ Ｉ ｉｔ ｎ
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