[發明專利]一種寬帶數字波束形成方法

無效

• 申請號: 200810062479.6
• 申請日: 2008-06-12
• 公開（公告）號: CN101296014A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 徐文;陳其璋;夏夢璐
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04L1/06;H04B1/69
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

1.一種寬帶數字波束形成方法，其特征在于包括如下步驟：

1)對N路接收陣元的帶通信號x_i(t)＝I_i(t)cos(ω_ct)-Q_i(t)sin(ω_ct)進行前置放大和抗混疊濾波信號調理，式中I_i(t)和Q_i(t)分別為帶通信號x_i(t)的基帶同相和正交信號；

2)用單個采樣電路和ADC器件對經過調理后的N路信號進行時分復用中頻正交采樣、模/數轉換，然后進行正交解調，合成一路數字信號，每路信號的采樣輸出為{I_i，-Q_i，-I_i，Q_i，I_i…}或{I_i，Q_i，-I_i，-Q_i，I_i…}序列；

3)對步驟2)輸出的序列進行周期性符號反轉，使之補償成為{I_i，Q_i，I_i，Q_i，I_i…}序列；

4)把從步驟3)輸出的已經合成為一路數據流的各路信號同時輸入級聯結構的多通道FIR濾波器I和濾波器Q，分別進行同相和正交分量的濾波，一次性完成與信號匹配的低通濾波、內插延時和相位旋轉，濾波輸出的同時完成樣本抽取，每路信號的延時不僅要補償波束到達各個接收陣元產生的相對延時，還要補償因對每個接收陣元在不同時刻采樣所引入的額外相對延時，濾波器I和濾波器Q的每個通道濾波系數由內插系數?和相位旋轉系數合成，濾波器I、Q的系數?以及濾波器I、Q的輸出I_Di(nT_O)、Q_Di(nT_O)分別為：

其中x_i是第i路信號序列，τ_i是該路信號的延時，T_O是復包絡信號的輸出周期，L_Di(t)和Q_Di(t)分別是延時至波前對齊的基帶復包絡信號的同相和正交分量，?和?分別是同相分量和正交分量的延時內插系數組，該系數是補零內插方法的低通濾波系數中對應某一內插點的系數組；

5)對從步驟4)輸出的經過延時補償至波前對齊的N路基帶復包絡信號進行波束求和，序列輸出基帶上波束形成的結果。

2.根據權利要求1所述的一種寬帶數字波束形成方法，其特征在于所述的時分復用中頻正交采樣：在符合帶通信號采樣準則的前提下設置采樣頻率為接收帶通信號中心頻率的4N/(4k+1)倍或者4N/(4k+3)倍，其中k＝0，1，2…，等效為每路信號的采樣頻率為接收帶通信號中心頻率的4/(4k+1)倍或者4/(4k+3)倍，其中?k＝0，1，2…，每路信號的采樣輸出為{I_i，-Q_i，-I_i，Q_i，I_i…}或{I_i，Q_i，-I_i，-Q_i，I_i…}序列。

3.根據權利要求1所述的一種寬帶數字波束形成方法，其特征在于所述的級聯結構的多通道FIR濾波器I和濾波器Q：由信號重組模塊和若干個子濾波模塊組成，每個子濾波模塊階數為2M，分別對每路信號完成2M階的濾波計算，濾波器輸出信號的采樣頻率等于原始信號采樣頻率的1/2M，按照原始信號的采樣頻率和降采樣后所需的采樣頻率來確定子濾波器模塊的階數，子濾波模塊個數由所需的濾波階數和子濾波模塊的階數共同確定，濾波過程中采樣信號從第一級子濾波模塊依次流向最后一級子濾波模塊，子濾波模塊對每一個通道的濾波計算則從最后一級子濾波模塊開始，并把每一個通道的濾波結果依次往前一級子濾波模塊傳遞，在后一級子濾波模塊輸出某一通道信號的濾波結果到前一級子濾波模塊之后，前一級子濾波模塊開始該通道信號的濾波，最終在第一級子濾波模塊處完成整個濾波計算，輸出濾波結果。