任泽宇 罗丁利

(西安电子工程研究所 西安 710100)

1 引言

近年来人们研究了很多宽带数字波束形成算法[1～4]，传统的频域处理方法和时域处理方法都能有效实现波束形成，但数据量大，实现复杂，成本较高[5]。为降低计算量及处理复杂度，目前普遍采用的方法为，模拟域通过延时线结构补偿延时，利用去斜技术降低信号带宽，使数据量大为降低[1]。但仍存在只能延时整数倍采样单元、价格昂贵实现不灵活、后期处理需要补偿剩余分数延时等缺陷。

本文采用二次下变频技术:首先在模拟域进行混频，完成去斜工作，降低信号带宽;为消除时延造成的影响，各阵元进行独立的数字下变频;最后经相位补偿完成接收。本方法在有效降低数据量、实现延时精确补偿的同时，可有效降低成本且波束指向更改方便。

2 系统组成及理论分析

本文采用N元均匀线阵模型，在已知信号回波方向的跟踪模式下工作，发射线性调频信号，带宽500MHz，一维距离像分辨力为 0.3m[1]，线性调频信号形式为:

其中A为信号幅度;f0为起始频率;μ为调频斜率。如图1所示，光速c，对于阵元间距d，θin方向回波信号，到达相邻阵元之间的延时为:

将引起复包络A·exp(jπμt2)的偏移[1]，类似于SAR中的距离徙动现象。

图1 相控阵天线模型

本方法与传统实现方式[1]不同之处为未使用模拟延时线结构。本方法在模拟域进行去斜处理，以降低数据量，为消除延时造成的影响，在数字域各路进行独立的二次下变频，各路数字本振(用DDS实现)频率根据波束指向实时调整而非固定值。……