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高精度数字波束合成的内镜超声相控阵成像 被引量:2
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作者 焦志海 陈晓冬 +3 位作者 李莹 张闯 汪毅 郁道银 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期28-32,76,共6页
为了提高内镜超声成像质量,本文提出一种基于高精度数字波束合成的内镜超声相控阵成像方案。在传统数字波束合成方法基础上,利用高采样率ADC设计了新的数字波束合成器,与传统数字波束合成方法相比,新方法的延时精度由8 ns提高到1.4 ns... 为了提高内镜超声成像质量,本文提出一种基于高精度数字波束合成的内镜超声相控阵成像方案。在传统数字波束合成方法基础上,利用高采样率ADC设计了新的数字波束合成器,与传统数字波束合成方法相比,新方法的延时精度由8 ns提高到1.4 ns。利用数字波束合成技术,实现各通道回波信号的高精度逐点动态聚焦合成;利用数字正交解调技术,实现数字波束合成信号包络幅值的提取。对水槽中铁丝进行相控扫描成像实验,实验结果表明使用数字波束合成能够显著抑制旁瓣,横向分辨力提高25%,信噪比提高3.7 d B。 展开更多
关键词 超声成像 内镜 相控阵 数字波束合成 正交解调
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数字波束合成散射计在轨实时信号处理研究
2
作者 刘永庆 刘鹏 +2 位作者 王特 云日升 张祥坤 《微波学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期342-345,共4页
海表盐度(SSS)是影响海洋环流和全球水循环的关键参数,但其遥感测量受海面粗糙度对微波辐射亮温影响的挑战。海洋4A卫星搭载先进的数字波束合成散射计,通过同频观测提供海面粗糙度信息,校正辐射计亮温测量误差。本文探讨了星载数字波束... 海表盐度(SSS)是影响海洋环流和全球水循环的关键参数,但其遥感测量受海面粗糙度对微波辐射亮温影响的挑战。海洋4A卫星搭载先进的数字波束合成散射计,通过同频观测提供海面粗糙度信息,校正辐射计亮温测量误差。本文探讨了星载数字波束合成散射计在轨实时信号处理技术,包括系统架构、算法及软件优化。研究结果表明,该技术性能优越,为高精度测量奠定了基础。 展开更多
关键词 数字波束合成散射计 在轨信号处理 实时信号处理算法 FPGA
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数字相控阵雷达发射多波束特性研究 被引量:16
3
作者 吴鸿超 万长宁 +2 位作者 熊慎伟 王建明 刘国朝 《微波学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期6-9,共4页
开展了数字相控阵雷达天线发射多波束的基础研究工作:首先阐述了发射多波束的基本工作原理,研制开发了数字相控阵雷达发射同频多波束的测试系统,并对发射多波束工作状态下天线的基本特性(如驻波特性和波瓣特性等)进行了研究和测试,通过... 开展了数字相控阵雷达天线发射多波束的基础研究工作:首先阐述了发射多波束的基本工作原理,研制开发了数字相控阵雷达发射同频多波束的测试系统,并对发射多波束工作状态下天线的基本特性(如驻波特性和波瓣特性等)进行了研究和测试,通过实测数据与仿真结果的对比,验证了发射多波束的正确性和可行性,为数字阵列相控阵雷达未来的发展,实现雷达/电子干扰/通讯等同时多功能、共口径提供了技术支持。 展开更多
关键词 直接数字频率合成 数字波束形成 相控阵天线 发射多波束
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收发全数字波束形成相控阵雷达关键技术研究 被引量:36
4
作者 吴曼青 王炎 靳学明 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期45-47,60,共4页
介绍了基于DDS技术实现系统幅相控制的 8单元收发全DBF(数字波束形成 )相控阵雷达的基本原理 ,并讨论了天线、全数字T/R组件、系统软件等各分系统组成。同时介绍了该雷达系统的工作过程、系统校正过程 ,还给出了实际测量的系统各发射通... 介绍了基于DDS技术实现系统幅相控制的 8单元收发全DBF(数字波束形成 )相控阵雷达的基本原理 ,并讨论了天线、全数字T/R组件、系统软件等各分系统组成。同时介绍了该雷达系统的工作过程、系统校正过程 ,还给出了实际测量的系统各发射通道的幅相误差、误差补偿后不同加权的发射方向图。 展开更多
关键词 相控阵雷达 数字波束形成 图像分析
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宽带相控阵雷达数字波束形成及干扰置零方法 被引量:12
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作者 曹运合 张焕颖 +1 位作者 张守宏 刘峥 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期365-369,共5页
宽带相控阵波束形成通常使用模拟延时线,但量化误差及硬件的高代价阻碍了它的应用。该文在基于子阵和发射为线性调频信号的前提下,提出一种宽带子阵数字波束形成方法。该方法首先对接收信号拉伸处理和低通滤波,然后在子阵间加权实现宽... 宽带相控阵波束形成通常使用模拟延时线,但量化误差及硬件的高代价阻碍了它的应用。该文在基于子阵和发射为线性调频信号的前提下,提出一种宽带子阵数字波束形成方法。该方法首先对接收信号拉伸处理和低通滤波,然后在子阵间加权实现宽带子阵数字波束形成。低通滤波后的数字采样和信号处理均可在低的速率下进行,大大降低了运算量且容易实现。此外,宽带干扰的存在会严重影响一维距离像的性能,为了抑制宽带强干扰信号,在上述数字波束形成的基础上,提出了一种宽带干扰置零方法。该方法在强宽带干扰功率的情况下仍可很好地工作。最后,对测距误差和子阵栅瓣的影响进行分析并仿真证实了该方法的有效性。 展开更多
关键词 相控阵雷达 宽带 数字波束形成 拉伸处理 宽带干扰
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新型宽带数字多波束相控阵天线设计 被引量:8
6
作者 任燕飞 张云 +2 位作者 曾浩 郝黎宏 唐洪军 《电讯技术》 北大核心 2013年第7期932-937,共6页
传统相控阵天线系统为实现多波束,在重量、体积、功耗等方面会有明显的增加,系统的基本可靠性也显著降低。基于软件无线电思想,利用超外差结构实现宽带信号变频,并对瞬时带宽内的信号同时进行模/数或数/模变换,再根据串口提供的... 传统相控阵天线系统为实现多波束,在重量、体积、功耗等方面会有明显的增加,系统的基本可靠性也显著降低。基于软件无线电思想,利用超外差结构实现宽带信号变频,并对瞬时带宽内的信号同时进行模/数或数/模变换,再根据串口提供的每个波束方位、俯仰和频率等信息,在基带实现数字多波束形成。设计了一套S频段、瞬时宽带100MHz的数字多波束相控阵天线系统。测试结果表明,该天线可收发同时形成3个独立波束,每个波束在俯仰面0°~70°、方位面全向的扫描范围内实现EIRP值不小于40dBm,G/T值不小于-20dB/K的优良指标。该设计可以有效提高系统灵活性,降低系统的复杂度。 展开更多
关键词 相控阵 宽带天线 数字多波束 软件无线电
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数字多波束相控阵测控系统角跟踪环路设计 被引量:8
7
作者 王文政 俄广西 杜丹 《电讯技术》 北大核心 2020年第4期409-412,共4页
为了解决相控阵天线对目标的自跟踪问题,基于数字锁相环路理论,提出了一种相控阵天线数字角跟踪环路设计方案。通过数学建模与仿真验证了方案的正确性,同时表明方案对不同的通道时延具有良好的收敛特性。该方案已成功应用于工程项目。
关键词 测控系统 数字多波束 相控阵天线 角跟踪环路
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最大SNR准则的共形阵列波束合成方法
8
作者 张华健 李聪颖 +2 位作者 黄治磊 周文斐 曾浩 《电讯技术》 北大核心 2024年第3期436-441,共6页
相控阵波束合成的最终目的是提高接收信号的信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR),但是由于共形阵阵面是弯曲的,各个阵元具有不同的接收SNR,把所有阵元移相后直接进行波束合成并不能保证获得最大SNR。在考虑单元方向图影响情况下,通过对... 相控阵波束合成的最终目的是提高接收信号的信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR),但是由于共形阵阵面是弯曲的,各个阵元具有不同的接收SNR,把所有阵元移相后直接进行波束合成并不能保证获得最大SNR。在考虑单元方向图影响情况下,通过对共形相控阵天线接收SNR解析表示,采用迭代方式对阵元是否接入波束合成进行判断,确保了天线具有最大SNR输出。计算机仿真证实了阵元选择方法的正确性。 展开更多
关键词 相控阵 共形阵列 波束合成 阵元选取
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凝视数字多波束合成孔径雷达系统性能分析 被引量:4
9
作者 江涛 陈翼 王盛利 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期745-752,共8页
针对传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在实现远距离高分宽幅成像中存在的问题,提出了凝视数字多波束SAR的概念。凝视数字多波束SAR将成像区域在距离和方位向分割为多个子区域进行独立成像,避免传统SAR在高分宽幅成像中... 针对传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在实现远距离高分宽幅成像中存在的问题,提出了凝视数字多波束SAR的概念。凝视数字多波束SAR将成像区域在距离和方位向分割为多个子区域进行独立成像,避免传统SAR在高分宽幅成像中的限制;利用完整天线口径和数字波束形成(digital beam-forming,DBF)技术,形成方位向和俯仰向多个高增益的接收窄波束,并控制接收波束对每个子区域进行凝视观测,延长成像时间,提升分辨率。根据上述基本原理,通过对凝视数字多波束SAR的建模,完成对成像系统的性能分析。数值仿真表明,凝视数字多波束SAR系统不仅可以实现高分宽幅成像,具有良好的成像性能,而且可以通过增加天线增益,降低系统发射功率,扩展了SAR的应用领域。 展开更多
关键词 高分宽幅 合成孔径雷达 数字波束形成 凝视观测
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基于自适应极化合成的球面共形相控阵波束合成算法 被引量:4
10
作者 张宙 韩国栋 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2020年第8期50-55,共6页
在共形阵中,由于阵元最大指向不一致以及阵面曲率影响,造成辐射单元的方向图各不相同,阵因子与单元因子难以分离;并且各个单元的极化各不相同,导致产生严重的交叉极化分量。通常的平面相控阵波束合成算法已不能适用于共形相控阵。针对... 在共形阵中,由于阵元最大指向不一致以及阵面曲率影响,造成辐射单元的方向图各不相同,阵因子与单元因子难以分离;并且各个单元的极化各不相同,导致产生严重的交叉极化分量。通常的平面相控阵波束合成算法已不能适用于共形相控阵。针对以上问题,提出一种基于自适应极化合成的球面共形相控阵波束合成算法,将极化合成问题转变为相位补偿问题,能够根据共形相控阵天线波束指向角的变化,自适应改变各通道极化补偿相位;设置选通角,根据波束指向实时选通部分阵面,采用坐标变换和矢量合成方法实现球面共形相控阵天线的波束合成。通过加工和测试天线样机,验证了波束合成算法的性能。 展开更多
关键词 极化合成 球面共形 相控阵天线 波束合成
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凝视数字多波束合成孔径雷达原理 被引量:2
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作者 江涛 陈翼 王盛利 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2012年第11期11-17,共7页
针对传统合成孔径雷达在实现高分辨大测绘带(简称高分宽幅)成像中存在的问题,文中将数字波束形成技术和合成孔径雷达结合,提出凝视数字多波束合成孔径雷达的概念。首先,将成像区域在距离和方位向分割为多个子区域进行独立成像,避免传统... 针对传统合成孔径雷达在实现高分辨大测绘带(简称高分宽幅)成像中存在的问题,文中将数字波束形成技术和合成孔径雷达结合,提出凝视数字多波束合成孔径雷达的概念。首先,将成像区域在距离和方位向分割为多个子区域进行独立成像,避免传统合成孔径雷达在高分宽幅成像领域的设计限制;然后,利用数字波束形成技术对天线阵面所有接收单元进行数字加权,在方位向和俯仰向形成多个高增益的接收窄波束,并控制接收波束实现对每个子区域的凝视观测,延长合成孔径的长度,提高成像分辨率。仿真表明,凝视数字多波束合成孔径雷达可以有效突破传统合成孔径雷达系统设计上的瓶颈,实现高分宽幅成像。 展开更多
关键词 高分宽幅 合成孔径雷达 数字波束形成技术 凝视数字多波束
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时延单元量化误差分析及宽带相控阵数字波束形成 被引量:1
12
作者 曹运合 尚海燕 +1 位作者 张守宏 王胜华 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期970-974,共5页
分析了模拟延时线的量化误差会造成信号功率及信号距离分辨率的降低,在基于子阵和发射为线性调频信号的前提下,提出了一种宽带数字接收波束形成方法.该方法先对接收信号拉伸处理和低通滤波,然后在子阵间时域相位加权实现宽带数字波束形... 分析了模拟延时线的量化误差会造成信号功率及信号距离分辨率的降低,在基于子阵和发射为线性调频信号的前提下,提出了一种宽带数字接收波束形成方法.该方法先对接收信号拉伸处理和低通滤波,然后在子阵间时域相位加权实现宽带数字波束形成.低通滤波后的数字采样和信号处理均可在低的速率下进行,大大降低了运算量且容易实现.通过计算机仿真得出,数字方法消除了量化误差的影响,波束形成性能比模拟延时线方法有较大的提高. 展开更多
关键词 宽带相控阵 数字波束形成 量化误差 拉伸处理
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基于聚类算法的星载ADS-B波束自适应调整方法
13
作者 向怡然 李松亭 陈利虎 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第5期1680-1686,共7页
星载广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance broadcast,ADS-B)技术有效地解决了地面基站无法覆盖全球空域的问题,但仍面临星地传播距离远、损耗大、波束覆盖目标多、信号冲突严重等挑战。针对部分子波束内信号冲突严重... 星载广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance broadcast,ADS-B)技术有效地解决了地面基站无法覆盖全球空域的问题,但仍面临星地传播距离远、损耗大、波束覆盖目标多、信号冲突严重等挑战。针对部分子波束内信号冲突严重、飞机漏检概率高的现象,设计25阵元19子波束均匀分布的数字相控阵天线,提出基于聚类算法的子波束优化方法。首先对样本进行基于代表点聚类,再依据结果对波束指向和覆盖范围(或者覆盖半径)非线性优化,以期降低信号冲突提高飞机检测概率。仿真结果表明,飞机检测概率提高9%~13%,比现有研究算法计算时长缩短87%~95%,波束自适应算法品质因数提高85%~94%。 展开更多
关键词 星载广播式自动相关监视 数字相控阵多波束合成 波束自适应 聚类算法
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数字相控阵雷达步进频合成宽带宽角扫描研究 被引量:3
14
作者 吴道庆 陈涛 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2009年第12期1-4,共4页
数字相控阵雷达宽带宽角扫描存在波束指向偏差和孔径渡越问题,导致信噪比降低,脉压主瓣展宽,距离分辨率下降。频率步进信号在各脉冲周期内都是窄带信号,是常用的合成宽带信号,可以在获得距离高分辨率的同时降低对雷达瞬时带度的要求,从... 数字相控阵雷达宽带宽角扫描存在波束指向偏差和孔径渡越问题,导致信噪比降低,脉压主瓣展宽,距离分辨率下降。频率步进信号在各脉冲周期内都是窄带信号,是常用的合成宽带信号,可以在获得距离高分辨率的同时降低对雷达瞬时带度的要求,从而降低了对雷达系统的要求。将步进频合成宽带技术应用到数字相控阵雷达,采用子脉冲移频移相方法可以消除波束指向偏差和孔径渡越影响,实现数字相控阵雷达宽带宽角扫描。并通过仿真计算,给出一些对工程实现有用的结论。 展开更多
关键词 宽带宽角扫描 步进频率合成 数字相控阵雷达
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滤波器后置的多目标数字波束合成方法 被引量:2
15
作者 曾浩 方贝贝 +1 位作者 吉利霞 赵云霄 《微波学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期75-79,共5页
数字波束合成是多目标数字相控阵天线中一个核心处理模块。在采用FPGA实现波束合成时,由于不同类型滤波器的存在,需要消耗大量DSP48 Slices资源。根据目标信号具有频分复用的特点,同时考虑相控阵加权与信道化滤波、正交变换滤波的关系,... 数字波束合成是多目标数字相控阵天线中一个核心处理模块。在采用FPGA实现波束合成时,由于不同类型滤波器的存在,需要消耗大量DSP48 Slices资源。根据目标信号具有频分复用的特点,同时考虑相控阵加权与信道化滤波、正交变换滤波的关系,可以将上述两种滤波器合并成一个滤波器,并且置于加权求和模块之后。新的波束合成方法在保持阵列增益不变情况下,使得后置滤波器个数仅仅决定于目标数量而不是阵元数量,从而大大减少FPGA资源的消耗。论文不仅分析对比了传统方法和滤波器后置方法的DSP48 Slices资源消耗,还通过方向图和阵列输出SINR仿真来证明新方法的有效性。 展开更多
关键词 相控阵天线 波束合成 滤波器后置 方向图
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面向灵巧通信卫星应用的数字多波束成形研究 被引量:2
16
作者 路一凡 黄文乾 +2 位作者 尧如歌 李殷乔 邓长江 《无线电通信技术》 北大核心 2024年第6期1137-1146,共10页
围绕灵巧卫星数字多波束相控阵的工程应用,针对通信卫星采用的多波束频分多址通信体制,讨论了基于多相快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)的数字信道化技术和基于二维FFT的数字波束成形原理,设计了一个20 MHz带宽的阵列接收模... 围绕灵巧卫星数字多波束相控阵的工程应用,针对通信卫星采用的多波束频分多址通信体制,讨论了基于多相快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)的数字信道化技术和基于二维FFT的数字波束成形原理,设计了一个20 MHz带宽的阵列接收模型,将接收到的不同用户的不同频率信号通过对应的子信道输出,从而实现对多路同时到达信号的实时截获、降速以及变频,并成功集成到一个2×2阵列的数字波束成形(Digital Beamforming, DBF)多波束模块中,达到了时域和空域的双重滤波效果。进一步通过Matlab、SysGen和现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)多平台联合仿真,验证模型的准确性和有效性。仿真结果表明,在15 dB信噪比的前提下,生成的波束能够完全覆盖用户终端所在的整个区域,确保了通信的全面覆盖,且传输误码率为0。 展开更多
关键词 数字信道化 数字波束成形 相控阵 快速傅里叶变换
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基于过采样Delta-sigma模数变换器的数字化超声波束合成方法
17
作者 彭旗宇 高上凯 《中国医学影像技术》 CSCD 2003年第6期767-769,共3页
目的 提高基于Delta sigma模数变换器的数字波束合成时图像的侧向分辨率。方法 用预先设定的变迹数据存储单元取代波束合成时的加法器。不对Δ Σ量化的输出乘以变迹系数后求和 ,而是作为变迹数据存储单元的地址输入 ,变迹数据存储单... 目的 提高基于Delta sigma模数变换器的数字波束合成时图像的侧向分辨率。方法 用预先设定的变迹数据存储单元取代波束合成时的加法器。不对Δ Σ量化的输出乘以变迹系数后求和 ,而是作为变迹数据存储单元的地址输入 ,变迹数据存储单元的输出即为变迹后合成的波束。结果 仿真表明此方法能够实现接收变迹 ,提高图像的侧向分辨率。结论 此方法能够降低相控阵前端的成本、体积和功耗 ,适用于低功耗的手持式超声扫描仪和阵元数非常庞大的高端系统。 展开更多
关键词 变迹 模数变换器 波束合成 过采样 阵元 前端 数字波束 数据存储单元 高端系统 图像
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相控阵天线的通道误差对数字波束形成的影响 被引量:2
18
作者 韩小娟 何兵哲 +1 位作者 楼大年 张宁 《现代电子技术》 2014年第1期5-7,共3页
为了研究相控阵天线的通道误差对数字波束形成的影响,首先对通道误差进行了建模,并推导得出通道间幅度误差对波束指向的影响不大,但会使波束方向图的主瓣增益降低,旁瓣电平升高;相位误差不仅会使波束主瓣增益降低,旁瓣电平抬高,还会引... 为了研究相控阵天线的通道误差对数字波束形成的影响,首先对通道误差进行了建模,并推导得出通道间幅度误差对波束指向的影响不大,但会使波束方向图的主瓣增益降低,旁瓣电平升高;相位误差不仅会使波束主瓣增益降低,旁瓣电平抬高,还会引起波束指向偏差,最后用Matlab对此结论进行了仿真验证。 展开更多
关键词 相控阵天线 幅相误差 数字波束形成 主瓣增益
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基于数字波束形成的合成孔径雷达干扰抑制方案
19
作者 张永庆 雷宏 刘玉龙 《中国科学院研究生院学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期480-485,共6页
提出一种基于数字波束形成(DBF)的机载SAR自适应干扰抑制方案.该方案根据干扰的方向,在成像的过程中,实时地调整接收波束方向图,使得主波束对准成像区域,同时在干扰方向形成零陷.为了在成像过程中,只对波束进行有限次调整,采用了宽零陷... 提出一种基于数字波束形成(DBF)的机载SAR自适应干扰抑制方案.该方案根据干扰的方向,在成像的过程中,实时地调整接收波束方向图,使得主波束对准成像区域,同时在干扰方向形成零陷.为了在成像过程中,只对波束进行有限次调整,采用了宽零陷波束形成算法.并对该方案的性能进行分析,仿真表明了该方案的可行性和有效性. 展开更多
关键词 合成孔径雷达 数字波束形成 电子对抗 空时自适应处理 宽零陷
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基于匹配处理的相控阵数字波束形成方法
20
作者 杨学惠 刘为伟 +1 位作者 王成 鞠衍旭 《雷达科学与技术》 2013年第4期430-433,共4页
在大孔径宽扫描角相控阵情况下,利用窄带相控阵不能形成宽带高分辨信号,提出一种基于匹配处理的宽带宽角相控阵数字波束形成方法。该方法采用时域数字处理,将宽带信号经匹配处理后变换到数字域,在窄带条件下进行数字波束形成。理论分析... 在大孔径宽扫描角相控阵情况下,利用窄带相控阵不能形成宽带高分辨信号,提出一种基于匹配处理的宽带宽角相控阵数字波束形成方法。该方法采用时域数字处理,将宽带信号经匹配处理后变换到数字域,在窄带条件下进行数字波束形成。理论分析和仿真结果验证了其有效性。与实时延迟线波束形成方法和频域DFT波束形成方法相比,基于匹配处理的相控阵波束形成方法既不需要延时器和移相器,也不需要高速A/D转换器和高速数字信号处理,所需设备量少,易于工程实现。 展开更多
关键词 相控阵雷达 宽带宽角 数字波束形成 匹配处理
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