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宽带数字阵实时延迟技术

作　者: 贾艳红
导　师: 汪学刚
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 分数延时 数字波束形成 宽带数字阵列雷达 ADSP21161
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


为了获得关于目标的更细微信息,以满足目标识别或精确定位的需要,雷达往往采用高距离分辨力信号,即宽带信号。当全数字化阵列天线采用宽带信号而且发射和接收都使用数字波束形成技术的时候称为宽带数字阵雷达。近年来宽带数字阵雷达受到越来越多研究者的关注,成为了研究的热点。然而,雷达的宽带化带来了许多技术问题,其中一个问题是:如果对宽带信号仍然采用传统的窄带波束形成技术,那么会因为孔径效应问题使得波束指向偏移和扫描不准。本文针对这一问题进行分析和研究。首先基于宽带信号对波束指向的影响,简单介绍了频率宽带波束形成器和时域波束形成器,并针对时域宽带波束形成提出采用数字延迟线和分数延时滤波器相结合的结构来补偿阵元间的时间差。其次,设计了FIR型和全通型两大类分数延时滤波器,对于两种设计方法的性能、复杂度、稳定性、平坦度进行了比较。一般来讲,设计同样的分数延时滤波器,全通型滤波器要比FIR型滤波器的阶数少,但是全通型滤波器的稳定性要好。另外,在实际设计分数延时滤波器中,首先选择Lagrange法和群延迟最大平坦法,因为这两种方法的滤波器系数有着简单明确的形式,数据更新快,其缺点是通带带宽随着滤波器阶数的增加而增加得比较缓慢。但是,选择最小二乘法设计的分数延时滤波器有更大的灵活性,便于通带带宽的选择。在此基础上,进一步研究了FIR型和全通型可变分数延时滤波器的设计,并给出了相应的实现结构和仿真分析。再次,将所设计的分数延时滤波器应用在宽带数字阵波束形成上,通过MATLAB仿真进一步验证所设计滤波器的有效性和正确性。最后,选择两种有代表性的分数延时滤波器设计算法,编写了基于ADSP21161的宽带波束形成DSP软件模块,在Visual DSP++环境下进行开发和仿真,并进行了简单优化。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 宽带数字阵列雷达概述  9-11
    1.1.1 数字阵列雷达的概念  9-10
    1.1.2 数字阵列雷达的宽带化需求  10-11
  1.2 数字阵列雷达技术发展和研究现状  11-14
    1.2.1 数字阵列雷达的发展历史与应用  11-13
    1.2.2 宽带数字阵波束形成技术的发展现状  13-14
  1.3 本文主要的内容和结构安排  14-16
第二章 宽带数字波束形成  16-27
  2.1 信号模型和波束形成原理  16-18
  2.2 宽带信号对数字波束形成的影响性分析  18-22
  2.3 宽带数字波束形成  22-25
    2.3.1 频域宽带波束形成  22-24
    2.3.2 时域宽带波束形成  24-25
  2.4 本章小结  25-27
第三章 分数延时滤波器的设计及其应用  27-44
  3.1 分数延时滤波器的实现原理  27-28
  3.2 分数延时FIR 滤波器  28-32
    3.2.1 最小二乘法（LS）设计  29-31
      3.2.1.1 对理想冲击响应函数加窗法  29-30
      3.2.1.2 加权最小二乘（WLS）法  30-31
    3.2.2 Lagrange 插值法设计  31-32
  3.3 分数延时全通滤波器  32-36
    3.3.1 最小二乘（LS）法设计  33-35
    3.3.2 群延迟最大平坦法设计  35-36
  3.4 分数延时滤波器的仿真与分析  36-40
  3.5 分数延时滤波器在宽带波束形成上的应用  40-43
  3.6 本章小结  43-44
第四章 可变分数延时滤波器的研究与应用  44-55
  4.1 可变分数延时滤波器  44-49
    4.1.1 可变分数延时FIR 滤波器设计与实现结构  44-47
    4.1.2 可变分数延时全通滤波器设计与实现结构  47-49
  4.2 可变分数延时滤波器的计算机仿真  49-52
  4.3 可变分数延时滤波器在宽带波束形成上的应用  52-53
  4.4 本章小结  53-55
第五章 基于ADSP21161 的宽带波束形成算法实现  55-65
  5.1 ADSP21161 芯片简介  55-59
    5.1.1 ADSP21161 的功能与结构  55-57
    5.1.2 ADSP21161 的多处理系统构成  57-58
    5.1.3 ADSP21161 的指令系统  58-59
  5.2 DSP 程序设计和优化  59-60
  5.3 宽带波束形成的DSP 软件实现模块  60-63
    5.3.1 宽带波束形成算法的实现  60-61
    5.3.2 宽带波束形成的DSP 软件仿真及分析  61-63
  5.4 本章小结  63-65
第六章 总结与展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
在校期间的研究成果  71-72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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