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数字波束合成方法-数控滚圆机滚弧机倒角机张家港电动倒角机液压

作者：lujianjun　|　来源：欧科机械　|　发布时间：2019-07-15 10:03　|　浏览次数：次

数字波束合成是多目标数字相控阵天线中一个核心处理模块。在采用FPGA实现波束合成时,由于不同类型滤波器的存在,需要消耗大量DSP48 Slices资源。根据目标信号具有频分复用的特点,同时考虑相控阵加权与信道化滤波、正交变换滤波的关系,可以将上述两种滤波器合并成一个滤波器,并且置于加权求和模块之后。新的波束合成方法在保持阵列增益不变情况下,使得后置滤波器个数仅仅决定于目标数量而不是阵元数量,从而大大减少FPGA资源的消耗。论文不仅分析对比了传统方法和滤波器后置方法的DSP48 Slices资源消耗,还通过方向图和阵列输出SINR仿真来证明新方法的有效性。阵元接收到的信号表示为smn(t)=∑pp=1sp(t－τpmn)(2)其中，τpmn表示第(m，n)个阵元接收到的第p个目标的信号相对于第(0，0)个阵元接收到的信号的延时，m=0，…，M－1，n=0，…，N－1。根据空间几何关系与电磁波的传播特性本文由张家港弯管机网站

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转载中国知网整理!www.wangaunjimuju.net，延时τpmn=－dc(msinθpcosp+nsinθpsinp)(3)其中，c表示电磁波在真空中的传播速度。图1阵列结构示意图传统的数字波束合成系统结构如图2所示［11］，数字信号经过信道化滤波、正交频率变换、低通滤波、加权以及求和来完成数字波束合成。图2传统的数字波束合成系统结构图由于工程应用中数字波束合成通常在FPGA中完成，而滤波器在FPGA中的实现方式是采用DSP48Slices结构。传统的波束合成方法在信道化滤波和正交频率变换中都会用到大量的滤波器，极大地消耗FPGA中的DSP48Slices资源。因此，改变这样的波束合成结构，从而达到减少滤波器所消耗的资源，是工程实现中一个迫切需要解决的问题。2滤波器后置的波束合成2．1滤波器后置波束合成系统结构在保证滤波器性能的前提下，数字波束合成方法-数控滚圆机滚弧机倒角机张家港电动倒角机液压倒角机为减少滤波器数量，需综合考虑信道化滤波、正交化滤波和波束合成间的相互关系，寻求减小资源消耗的途径。两个步骤可以实现。首先，由于每个目标信号的频段为非重合，那么信道化滤波和正交化低通滤波可以合并，用一个滤波器实现上述两个的功能。再有，进一步分析滤波与加权的关系，将滤波器后置，放在加权求和之后，并不改变信号处理的最终输出结果本文由张家港弯管机网站

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转载中国知网整理!www.wangaunjimuju.net。滤波器后置可进一步减少滤波器对资源?平面波目标信号，射频载波为1．95GHz和2．0GHz，带宽均为20MHz，目标1的中频为30MHz，角度为(90°，30°)，目标2的中频为80MHz，角度为(90°，60°)。信号采样率假设为300MHz。两个目标信号的SNR均为6dB。对于方向图，方位角固定为90°时，扫描俯仰角范围(0°，90°)。根据方向图测量方法，不同扫描角度下，相控阵输出信号功率构成的曲线，就是相控阵天线的方向图。由于相控阵存在两个输出，所以，图4和图5分别是两个目标各自的方向图仿真结果。每幅图中均包含3条曲线，分别对应理想方向图、采用图2结构的传统方法、采用图3结构的滤波器后置方法方向图。所谓理想方向图，就是根据理论权值和扫描信号方向矢量直接计算的无误差方向图。图4目标1的方向图图5目标2的方向图由图可见，两个目标方向图主瓣均指向期望角度。同时，每幅图中，传统方法和滤波器后置方法的方向图都是重合的，说明两种方法性能相同。阵列方向图主瓣宽度决定于阵列规模，阵元数越多，主瓣越窄，空间分辨率越高。很多时候，不同目标主瓣覆盖空域重合，但此时由于各个目标频率不同，信号分离依靠信道化滤波完成。传统方法和本文方法的方向相较于理论方法主瓣有所减小，零陷深度降低，但是主瓣的指向与理论值没有差异，说明系统输出结果正确。方向图主瓣宽度和零陷的差异原因有二:一是计算理论方向图时，采用式(9)计算，此时信号频率为射频频率，其余两个方向图则是按照实际信号处理流程，首先经过射频前端下变频到中频频率，然后估计功率得到方向图，所以数字波束合成方法-数控滚圆机滚弧机倒角机张家港电动倒角机液压倒角机本文由张家港弯管机网站

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