本發(fā)明公開了一種采用級(jí)聯(lián)FIR橫向?yàn)V波結(jié)構(gòu)的高效時(shí)域?qū)拵Рㄊ纬呻娐罚蒒個(gè)通道延時(shí)和均衡模塊、1個(gè)數(shù)據(jù)合成模塊以及1個(gè)數(shù)字低通濾波和通道均衡器系數(shù)計(jì)算模塊組成。其中，每個(gè)通道延時(shí)和均衡模塊，由可變整數(shù)/分?jǐn)?shù)延時(shí)模塊、數(shù)字下變頻模塊、數(shù)字低通濾波和通道均衡一體化模塊組成。本發(fā)明通過(guò)聯(lián)合優(yōu)化數(shù)字下變頻低通濾波器和通道均衡濾波器的系數(shù)，僅使用一個(gè)可變系數(shù)FIR濾波器實(shí)現(xiàn)兩者功能，有效減少資源消耗。本發(fā)明采用級(jí)聯(lián)FIR橫向?yàn)V波結(jié)構(gòu)，通過(guò)延時(shí)功能前置和FIR濾波器聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)，有效降低了資源消耗，高效地實(shí)現(xiàn)了時(shí)域?qū)拵Рㄊ纬珊屯ǖ谰夤δ埽梢詮V泛應(yīng)用于雷達(dá)寬帶數(shù)字波束形成、麥克風(fēng)陣列和聲納陣列等系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于寬帶陣列信號(hào)處理領(lǐng)域，特別是一種采用級(jí)聯(lián)FIR橫向?yàn)V波結(jié)構(gòu)的高效時(shí)域?qū)拵Рㄊ纬呻娐芳胺椒ā?/p>

背景技術(shù)

數(shù)字波束形成是指利用放置在空間不同位置的多個(gè)傳感器，構(gòu)成傳感器陣列，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，然后通過(guò)數(shù)字波束形成算法在數(shù)字域形成期望方向圖，在空域提高有用信號(hào)質(zhì)量，抑制干擾信號(hào)。

數(shù)字波束形成的基本原理是控制信號(hào)在陣內(nèi)的延時(shí)以抵消來(lái)自不同方向的信號(hào)在空間的延時(shí)，以使各陣元間的信號(hào)能夠同相相加，從而獲得波束指向和方向增益。由于傳統(tǒng)的數(shù)字陣列系統(tǒng)大多是收發(fā)頻率變化相對(duì)很小的窄帶系統(tǒng)，因此可以采用相位控制來(lái)近似代替延時(shí)控制。但對(duì)于寬帶的數(shù)字陣列系統(tǒng)，如果仍然沿用以相位控制來(lái)近似代替延時(shí)控制的技術(shù)手段，那么在較大頻帶范圍內(nèi)同一相位對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間就會(huì)相差較大，信號(hào)產(chǎn)生的陣內(nèi)延時(shí)就不能在整個(gè)帶寬內(nèi)抵消信號(hào)的空間延時(shí)，從而使天線的波束指向發(fā)生偏移，使天線的方向增益下降，在寬角掃描時(shí)更為嚴(yán)重。這種現(xiàn)象在相控陣天線中被稱為孔徑效應(yīng)，解決孔徑效應(yīng)的方法就是采用直接的延時(shí)控制來(lái)代替間接的相位控制。

寬帶數(shù)字陣列系統(tǒng)工作帶寬較大，要求陣列天線及各射頻組件具有較大的帶寬。模擬器件及其構(gòu)成的電路特性的差異會(huì)使通道產(chǎn)生隨頻率變化的幅度和相位特性不一致，通常稱為通道失配。通道失配是寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)的一種重要誤差，會(huì)對(duì)寬帶數(shù)字波束形成(Wideband digital beamforming,簡(jiǎn)稱WDBF)、脈沖壓縮、旁瓣對(duì)消等產(chǎn)生較大的影響，需要在每個(gè)通道內(nèi)插入通道均衡濾波器來(lái)補(bǔ)償這種與頻率有關(guān)的幅相誤差。

現(xiàn)有基于時(shí)域延時(shí)的寬帶數(shù)字波束形成電路及方法，一般針對(duì)固定波束指向的寬帶波束形成應(yīng)用，無(wú)法快速和靈活的調(diào)整波束指向，且沒(méi)有考慮與通道均衡技術(shù)的聯(lián)合優(yōu)化實(shí)際問(wèn)題，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種采用級(jí)聯(lián)FIR橫向?yàn)V波結(jié)構(gòu)的高效時(shí)域?qū)拵Рㄊ纬呻娐芳胺椒ā?/p>

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種采用級(jí)聯(lián)FIR橫向?yàn)V波結(jié)構(gòu)的高效時(shí)域?qū)拵Рㄊ纬呻娐罚∟個(gè)通道延時(shí)和均衡模塊、1個(gè)數(shù)據(jù)合成模塊以及1個(gè)數(shù)字低通濾波和通道均衡器系數(shù)計(jì)算模塊，所述N個(gè)通道延時(shí)和均衡模塊均與數(shù)據(jù)合成模塊相連，將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)合成模塊，每個(gè)通道延時(shí)和均衡模塊均包括依次相連的可變整數(shù)/分?jǐn)?shù)延時(shí)模塊、數(shù)字下變頻模塊、數(shù)字低通濾波和通道均衡一體化模塊，可變整數(shù)/分?jǐn)?shù)延時(shí)模塊將延時(shí)后的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)字下變頻模塊，數(shù)字下變頻模塊將正交基帶數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)字低通濾波和通道均衡一體化模塊，其中，數(shù)字下變頻模塊還將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)字低通濾波和通道均衡器系數(shù)計(jì)算模塊，數(shù)字低通濾波和通道均衡器系數(shù)計(jì)算模塊將計(jì)算出的濾波器系數(shù)傳輸給數(shù)字低通濾波和通道均衡一體化模塊。

一種基于上述電路的工作方法，包括三種工作模式，分別為：初始化模式、通道均衡模式和正常工作模式，其中初始化模式包括以下步驟：

步驟1、根據(jù)設(shè)定的延時(shí)精度和帶寬內(nèi)延時(shí)誤差，確定Farrow濾波器的系數(shù)，置入可變整數(shù)/分?jǐn)?shù)延時(shí)模塊的可變分?jǐn)?shù)延時(shí)Farrow濾波器的固定系數(shù)；

步驟2、將數(shù)字低通濾波和通道均衡一體化模塊的可變FIR濾波器系數(shù)置為P階數(shù)字低通濾波器的系數(shù)；

步驟3、將可變整數(shù)/分?jǐn)?shù)延時(shí)模塊的時(shí)鐘周期整數(shù)倍和分?jǐn)?shù)倍延時(shí)置為0；