2。3。2  常规发射多波束形成原理

研究微电子和集成电路技术，使得多波束方向图的性能得到了进一步的提升。发射基于FPGA的直接频率合成器和数字/接收单元的多波束形成面临着比单波束形成更困难的问题。在发射多波束形成的情况下，多个波束的性能都需要达到最佳，导致它的优化问题的目标函数和约束函数都要比单波束要困难的多，优化的过程也更复杂。而如果采用全局最优算法，太多的因素会导致运算量太大而使得优化难以实现。因此，一个多波束形成的实际情况是使用多个单一的波束叠加而形成的。单个波束叠加形成发射多波束属于局部最优解，这种方法不能使所有波束的性能同时达到最佳，但是它更容易操作，并且具有良好的稳定性。例如，有组加权矢量，各组加权矢量都可以在指定的方向上产生对应的主瓣。先对所有的加权矢量叠加求和，再对基带信号进行权重处理，就能够在发射端产生个发射波束，所得到的天线阵列方向图函数为[17]

改变的值，就能够得到不同形状的个波束。同时，每个波束发射的功率是其他波束的一种相干干扰，所以在发射多波束形成时要求每个波束都要满足副瓣电平低的要求，以降低波束间的相互干扰。图2。4为发射多波束形成的处理框图。来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

图2。4 发射多波束形成的处理框图

假设天线阵列为均匀线阵，阵元数为16，天线单元间距，同时形成五个波束，波束指向为[,,,,]。使用常规波束形成法，根据式(2。32)可以得到的多波束方向图如图2。5所示。

图2。5  常规波束形成法得到的5个波束

3  FPGA及硬件系统的设计

3。1  FPGA简介

3。1。1  FPGA的构成

FPGA（Field－Programmable Gate Array），就是现场可编程逻辑门阵列，它是在半定制集成电路（PLD）、通用阵列逻辑器件（GAL）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）等可编写设备的基础上进一步研究之后的结果。FPGA的内部结构如图3。1所示。FPGA作为可编程器件， 与传统器件如PAL，GAL及CPLD相比，FPGA在结构上有差异。