基于全通型可变分数延时滤波器的宽带数字波束形成方法

摘要

本发明公开一种基于全通型可变分数延时滤波器的宽带数字波束形成方法，主要解决现有技术所需滤波器的阶数多，复杂度高的问题。其实现步骤是：1.根据雷达系统参数，确定采样率f_s和采样时间t_s；2.根据雷达阵列几何结构和采样时间t_s，计算每个阵元相对于参考阵元的传播时延τ；3.根据采样率f_s，选择AD芯片，将阵元接收的模拟信号数字化；4.根据传播时延τ和数字化的后的接收信号，设计全通型可变分数延时滤波器；5.对数字化的接收信号进行滤波；6.补偿滤波后信号的相位延迟；7.选择窗函数，对滤波补偿后的信号加权求和得到波束形成结果。本发明可实现宽带数字波束形成，节省硬件资源，增强实时性，可用于宽带数字阵列雷达。

主权项

一种基于全通型可变分数延时滤波器的宽带数字波束形成方法，包括如下步骤：(1)根据雷达系统参数确定采样率f_s，得到采样时间t_s＝1/f_s；(2)根据阵列的几何结构确定每个雷达阵元相对于参考阵元的时间延时τ_n，并通过延时τ_n和采样时间t_s，得到滤波器的时延τ_qn＝τ_n/t_s，其中，n代表阵元号索引，为τ_qn四舍五入取整的结果；(3)选择AD芯片，将各个雷达阵元接收的模拟信号转化成数字信号x_n，其中，1≤n≤N，N为总的阵元个数；(4)根据雷达系统参数，采用迭代优化方法设计全通型分数延时滤波器；(5)将数字信号x_n和滤波器的时延Δ作为输入变量，输入到全通型可变分数延时滤波器进行滤波，得到滤波后的信号向量(6)给滤波后的信号向量乘上相位补偿因子exp(j2πs·d/λ)，以补偿各个阵元接收信号的相位延迟，得到滤波补偿后的信号向量为其中，exp(·)表示求自然对数e的幂，j为虚数单位，π表示半圆对应的弧度，s为信号的传播矢量，d表示n号阵元和参考阵元之间的距离矢量，λ为信号波长；(7)根据雷达波束旁瓣电平δ_L选择窗函数对加权求和，得到波束形成结果其中，W(n)是选定的窗函数的离散函数值，1≤n≤N。