[發明專利]一種頻域寬帶波束形成多濾波器合并處理方法及系統

有效

• 申請號: 202011275240.4
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112511208B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 王峰;施昌楊;陳哲
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種頻域寬帶波束形成多濾波器合并處理方法及系統，包括如下步驟：獲取陣列接受信號；對接收信號進行離散化處理；對離散化處理后的信號進行整數時延處理，得到整數時延信號；將整數時延信號與本振信號進行混頻處理，得到混頻信號；對混頻信號進行FFT處理，得到混頻信號的頻域響應信號；將頻域響應信號與多濾波器的合成響應相乘，得到單通道輸出頻域響應信號；對單通道輸出頻域響應信號做IFFT，得到單通道輸出信號；將所有單通道輸出信號合并處理，得到多通道合成信號；根據不同的信號輸入角對多通道合成信號進行寬帶波束形成。本發明實現了系統的簡化，同時減小了信號處理流程中的運算量。

技術領域

本發明屬于寬帶波束形成領域，具體涉及一種頻域寬帶波束形成多濾波器合并處理方法及系統。

背景技術

常見的波束形成技術主要有時域與頻域兩種方法。時域寬帶波束形成主要通過FIR濾波器實現信號的時延補償，將各陣元間接收到信號的時延量消除，實現寬帶波束輸出。時域方法的主要優點是FIR濾波器結構與設計方法成熟，容易得到期望頻域響應的輸出信號，而且時域波形連續，為后續處理提供了便捷。時域波束形成方法常見的問題有因濾波器階數不夠高而導致的波束畸變、濾波器系數設計受信號帶寬限制等。頻域寬帶波束處理方法主要通過FFT技術將信號變換在頻域上，并劃分多個子頻帶，使寬帶信號處理轉化為多個窄帶信號處理，最后將所有窄帶信號處理結果相加并做IFFT變換得到最終寬帶波束。頻域方法的主要優點是將復雜的寬帶處理劃分為多個窄帶系統處理，簡化了系統結構，使系統更易于實現。頻域寬帶波束形成主要的問題有，信號的處理輸出在頻域上不連續且分辨率較低、頻域處理方法的輸出信號間相位不連續而導致最終時域波束不連續，且運算量大。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種頻域寬帶波束形成多濾波器合并處理方法及系統，以解決現有技術中存在的計算量增大的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種頻域寬帶波束形成多濾波器合并處理方法，獲取陣列接受信號；

對接收信號進行離散化處理；

對離散化處理后的信號進行整數時延處理，得到整數時延信號；

將整數時延信號與本振信號進行混頻處理，得到混頻信號；

對混頻信號進行FFT處理，得到混頻信號的頻域響應信號；

將頻域響應信號與多濾波器的合成響應相乘，得到單通道輸出頻域響應信號；

對單通道輸出頻域響應信號做IFFT，得到單通道輸出信號；

將所有單通道輸出信號合并處理，得到多通道合成信號；

根據不同的信號輸入角對多通道合成信號進行寬帶波束形成。

進一步的，所述陣列接受信號包括陣列參考通道接收到的信號和陣元接收到的信號；

陣列參考通道接收到的信號為：

x(t)＝a·coS(ω_c t+πKt²)

式中，x(t)表示陣列參考通道接收到的信號，a表示信號幅度分量，K表示調頻斜率，ω_c表示信號載頻頻率，t為時間；

陣元接收到的信號為；

x_k(t)＝a·cos[ω_c(t-kΔτ)+πK(t-kΔτ)²]

式中，x_k(t)表示第k個陣元接收到的信號，Δτ表示相鄰陣元間存在的時延。