蒋 菲,唐霜天,刘 剑

(中国船舶集团有限公司第八研究院,南京 211153)

0 引 言

数字波束形成技术是数字相控阵列系统的关键技术[1-2]。随着系统多功能需求的不断增加,阵列系统使用的波形带宽从兆赫兹延伸至吉赫兹以上[3]。窄带波形的移相处理是时延的一种近似有损实现方式,随着带宽的增加,使用此方法导致合成波束的损失增加,造成波束展宽和指向偏移等问题[4]。一般来说,宽带波形的波束形成处理需使用真实时延方法[5]。随着芯片能力和数字处理能力的提升,在数字域实现时延主要使用分数时延滤波器和频域移相方法,与窄带波形的简单移相方法不同,在硬件实现上消耗更多的资源,特别是硬件乘法器资源[6]。因此,在传统实现方式下,即使宽带模式和窄带模式分时工作,宽带和窄带波束形成处理一般也使用独立架构,不进行硬件复用设计,以免造成较大的硬件资源消耗[7]。

本文在研究阵列系统常用的确知波形及其瞬时相位表达式的相移和时延处理的基础上,提出一种宽窄带兼容的数字波束形成方法,统一宽带和窄带的数字波束形成处理方式,且融合接收和合成处理模块,节约硬件实现资源。

1 传统数字波束形成方法

1.1 数字移相

数字波束形成处理的核心是抵消阵列回波的等相位波前到达各阵元天线的传播时延差,因此最直接和正确的处理方式是对阵列回波进行相对时延。在窄带系统中,回波的时间延迟可通过相移来代替,所需相移的大小由传播时延差和载波频率决定。……