董鹏飞，邱宏安，崔腾飞



稳健的波束优化设计及FPGA实现

董鹏飞，邱宏安，崔腾飞

(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)

在分析二阶锥规划(Second-Order Cone Programming，SOCP)算法的基础上，设计了声呐阵列并采用SOCP方法对其波束图进行了优化；根据SOCP的波束优化设计方法，设计了基于FPGA的16元均匀圆阵的波束形成器。目的在于提高波束优化设计的稳健性以及信号处理系统的运算实时性、运算精度等。对FPGA波束形成器的仿真性能进行了分析，主要分析了以下两个方面：首先分析了当权值位数不同时对波束形成器输出的影响，其次分析了波束优化设计方法的抗阵列流形误差的性能。仿真设计结果和实验表明本文方法的有效性。二阶锥波束优化设计的波束图有着良好的稳健性，采用12位权值的FPGA波束形成器，抗阵元位置误差性能也比较好。

可编程逻辑门阵列；二阶锥规划；波束优化；抗阵列流形误差

0 引言

波束形成[1]是声呐、雷达等信号处理模块的核心部分，其作用主要是在空域上加强某一方向的信号，抑制其他方向的干扰，达到提高系统作用距离或提高目标分辨率的目的。由于现代技术水平的提高，人们对新一代信号处理系统在运算实时性、运算精度、动态范围及数据吞吐量等诸多方面提出了越来越高的要求；而FPGA由于其开发周期短、运算速度快等优点，已经越来越受到广泛的应用。因此在分析SOCP算法的基础上，设计了基于FPGA的16元均匀圆阵的声呐波束形成器，并进行了仿真分析。……