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摘要数字波束形成的目标是进行波束控制，从而有效地抑制空间的噪声和干扰，增强空间上的期望信号。早期,以窄带信号为主的数字波束形成输入信号不能处理在阵列信号处理过程中遇到的许多宽带信号处理的问题，由此提出了宽带数字波束形成方法。本文将系统地研究宽带数字波束形成的空时联合处理以及基于子带分解的波束形成算法。本文是主要研究各种宽带数字波束形成算法，并进行性能分析和MATLAB 仿真，包括空时结构，线性约束最小方差波束形成算法以及基于子带分解的波束形成算法。基本思想是在线性阵列模型中，有噪声和指向阵列传感器的干扰的情况下，估计一些从特定方向到达的有用信号，所收集的空间样本通过处理，得到阵列系统的一个特定的空间响应，其方向图波峰指向期望信号，零陷指向干扰信号，本文中的仿真波形均基本满足这些要求。30274
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毕业论文关键词 宽带数字波束形成 空时联合处理 线性约束最小方差 子带分解
Title Reaserch On Wideband Digital Beamforming
Abstract Digital beamforming can control beam easily ,suppress noise space and interferenceeffectively , and enhance the space signal. Early digital beamforming was mainlynarrow-based, but in the array signal processing experience we may meet acrossmany problems about broadband signal processing, which raises the question ofwideband digital beamforming. In this paper, a systematic study jointly handlesnull wideband digital beamforming and the subband decomposition of digitalbeamforming algorithm.This paper mainly study various beamforming algorithms, and performance analysisand simulation, including the structure of space-time broadband digital beamforming structural simulation, LCMV beamforming algorithm and the adaptivebeamforming algorithm based on subband decomposition.Under a linear array models,with noises and interference pointing to the array sensors,we estimate usefulsignal arriving from a particular direction.By process space-samples collectedwe get a specific spatial array response of the system, in whose pattern the crestpoints to the desired signal,and the null points to interference signals.
Keywords wideband digital beamforming space-time jointly processingLinearly Constrained Minimum Variance subband decomposition
目次
1引言1
1.1研究背景.1
1.2宽带数字波束形成技术.1
1.3本文研究内容.2
2窄带数字波束形成模型与算法4
2.1阵列信号模型.4
2.2窄带数字波束形成.5
2.3线性约束最小方差波束形成算法.6
2.4仿真研究.7
3基于空时结构的宽带数字波束形成9
3.1宽带数字波束形成模型.9
3.2线性约束最小方差宽带波束形成.11
3.3约束矩阵设计.12
3.4仿真研究.13
4基于子带分解的宽带波束形成21
4.1多通道系统组成单元.21
4.2一般结构的子带自适应波束形成.24
4.3仿真研究.24
结论26
致谢27
参考文献28
1 引言数字波束形成即DBF(Digital Beam Forming)按字面意义上来说是用数字方法实现波束形成的技术，它的作用是增强期望信号、抑制干扰以及噪声，实现空域滤波。具体实现方法是使得感兴趣信号方向输出的功率达到最大，表现为信号在传输过程中从该方向到达的感兴趣信号形成主波束，同时减弱来自其它方向的各种干扰信号。现代战争主要开展电子战，敌对的两方都要采用各种各样的电子手段去干扰敌方雷达，使之不能正常工作。在战争中雷达对抗有越来越多的信号形式，越来越大的信号密度，越来越宽的信号频谱，这样的工作环境对雷达性能的要求越来越苛刻。此种情况下，雷达在抗干扰方面的能力和反侦察的能力直接决定了其生存能力。因此必须提高雷达的抗干扰性能，使其具有自适应性，而波束形成恰恰能够提高雷达此种方面的性能。1.1 研究背景DBF 技术的发展有很多的基础条件，包括前面提出的现代严苛的战争环境对雷达作战系统提出了更高更严的要求，以及数字计算机领域信号处理技术方面所取得的重大进步及其越来越广泛的推广和应用，最后是再度兴起的由数字移相器控制的相控阵雷达的研制浪潮。 研究表明，数量级达到千万的相控阵雷达研究已经进入一定平稳阶段，只有将数字波束形成技术与相控阵雷达相结合，才能在技术上获得突破，才能满足九十年代以后战场上各种战略战术雷达的作战要求。通过对天线阵元接收到的信号进行加权，加权之后再进行求和处理，波束形成技术能够实现方向图上主波束指向用户感兴趣信号的方向，而零陷指向干扰信号方向的效果。DBF 的天线阵能够同时形成多个独立波束， 而独立可控的多个波束实际上可以充当多部雷达的功能，这样能够提高战场上器械的使用效率。