1。1 研究背景及意义

在现代信息化战争中，雷达是最重要的信息获取装备之一，是现代战争中取得主动权的关键。为了提高相控阵雷达的抗干扰能力，提高雷达的目标分辨和识别能力，解决目标的雷达成像问题，相控阵雷达信号必须具有大的瞬时带宽。当数字阵列雷达的发射信号采用宽带信号时，就称为宽带数字阵列雷达（WBDAR）。【2】

作为宽带数字阵列雷达的关键技术之一，本文研究宽带数字波束形成（DBF）的意义不言而喻：宽带数字阵列雷达的诸多优点，使其具有广阔的军事和商业用途，例如，用于先进多功能机载预警雷达时，可以获得良好的抗干扰性能；宽带意味着更多的目标信息，也有利于未来机载预警机中电子战、通信和雷达的一体化设计。【2】

本文主要用时域的方法研究宽带数字波束形成，感兴趣的读者可以查阅相关文献了解其频域的方法。在时域中所完成的工作主要有：根据相关资料设计一个基于Farrow结构的分数延时滤波器，接着用Matlab仿真所设计滤波器的幅度频率响应特性和群延时频率响应特性，反复优化滤波器参数直到得到相对满意的时延误差，然后将设计好的滤波器用于宽带数字波束形成，用Matlab画出线性调频信号的来波方向分别为10度、30度和50度时的归一化方向图，并和理论结果比较。

1。2 研究现状

1。2。1移动通信智能天线实现技术

1。2。2数字波束形成（DBF）在有源相控阵雷达系统中的应用

1。3本文的主要工作

    本论文以宽带数字阵列雷达为背景，围绕宽带数字波束形成技术展开。首先分析了数字波束形成的相关原理，分析了宽带数字波束形成和窄带数字波束形成的异同，并阐述了窄带数字波束形成方法用于宽带数字波束形成带来的问题；接着引出宽带数字波束形成时域和频域的两类方法。根据宽带数字波束形成的原理，设计出了基于时域延时结构的框架，该框架中有个数字延迟结构，其核心就是分数时延滤波器，所以接着讲分数时延滤波器的原理和设计方法。最后重点讲解基于Farrow结构的分数时延滤波器的原理、优化设计、Matlab仿真及性能分析，并把设计好的滤波器用于数字波束形成（DBF）中，观察其对方向图的影响，并同理论结果相比较。文献综述

    具体到各章节如下：

    第一章为绪论。介绍了研究背景即宽带数字阵列雷达和它的关键技术：宽带数字波束形成；还交代了研究现状和本文的主要工作。

    第二章为基于延时的宽带波束形成相关原理。首先介绍阵列天线模型。然后阐述了窄带数字波束形成原理，同时结合仿真给出其应用于宽带数字波束形成的主要问题。由此引出基于延时的宽带波束形成原理。

第三章为基于Farrow结构可变分数延时滤波器的宽带波束形成。首先说明分数延时滤波器三种常用的优化方法，这三种方法中重点讲解、分析基于Farrow结构的可变分数延时滤波器的优化设计和仿真结果。最后把该滤波器应用于宽带波束形成，由仿真结果分析对宽带数字阵方向图的影响，并和理论结果比较。

2 基于延时的宽带波束形成相关原理

2。1 阵列天线模型

由若干离散的辐射元按一定规律排列并相互连接在一起构成天线系统，以产生强方向的辐射，这样的天线系统称为阵列天线。其中，辐射元可以是简单的弱方向性天线，如偶极子、对称阵子等，也可以是较复杂的天线，如抛物面天线等。【5】阵列天线辐射元按排列形式分为直线阵、圆阵和面阵，也可以分为均匀阵和非均匀阵。