关键词:
阵列信号处理
均匀圆阵
自适应数字波束形成
FPGA
矩阵运算
摘要:
自适应数字波束形成作为阵列信号处理的重要研究方向,其可在保证期望信号无失真的同时,抑制干扰和噪声信号,以此提高期望信号的信噪比,广泛应用于雷达、通信、声呐、医学成像、天文观测、卫星等诸多领域。均匀圆阵具有二维扫描和360°方位角覆盖的优势,且可抑制阵元间互耦,对比线阵有更广的覆盖角度与更灵活的自适应性,因此,均匀圆形阵列引起了很多学者的广泛关注和深入研究。
本文主要研究了基于圆形阵列的自适应数字波束形成算法,完成了基于FPGA的圆阵自适应空域抗干扰系统的设计与实现。论文首先介绍了数字波束形成技术的研究背景和相关理论;其次,对系统中涉及的相关算法进行了研究,并根据系统指标给出了圆阵自适应空域抗干扰系统的整体设计方案,包括系统算法流程、数据通信流程、参数设计以及硬件芯片选型;再次,根据系统的设计方案给出了圆阵自适应空域抗干扰系统的FPGA设计与仿真,包括导向矢量求解模块、协方差矩阵计算模块、快拍累计模块、矩阵求逆模块、加权矢量计算模块、回波数据加权求和输出模块等;最后,在系统硬件平台上,完成了系统信号处理部分的调试工作,并对系统的性能进行分析和验证。
经过实验验证,圆阵自适应空域抗干扰系统运行正常,总体方案可行,各项功能和性能指标均满足要求。其中,在245.76MHz的系统工作频率下,系统从输入训练数据到输出加权系数的时延为59.517us;当干噪比大于10dB时,零陷深度大于30dB。