基于fpga的发射数字波束形成系统设计与实现

《基于fpga的发射数字波束形成系统设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、代号10701学号0910121034分类号TN911.72密级公开题（中、英文）目基于FPGA的发射数字波束形成系统设计与实现DesignandImplementationofTransmittingDBFSystemBasedonFPGA作者姓名许磊指导教师姓名、职务苏涛教授学科门类工学学科、专业信号与信息处理提交论文日期二○一一年六月西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；

2、也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学

3、。本人签名：日期导师签名：日期摘要摘要数字波束合成(DigitalBeamForming，DBF)技术是阵列信号处理的一个重要分支，它已经在雷达信号处理、智能天线以及卫星通信等领域得到了广泛的应用。当馈源数和形成的波束数较多时，DBF算法的运算量庞大，工程实现的难度很大。本文主要利用高性能FPGA来实现多波束发射DBF系统。首先阐述了相控阵天线和数字波束合成的基本原理和结构。在此基础上详细介绍了数字波束形成器的实现方式，用FPGA作为主信号处理器，完成复数加权处理以及权值的动态更新，板间高速数据传输采用LVDS方式。接着针对发射阵列天线射频组件的输入为中频信号的特点，给出一种实现基带馈源信号

4、数字上变频的优化结构，该结构利用多相滤波和复用式设计减少了硬件资源的消耗，提高了系统的稳定性。中频信号通常由模拟射频组件调制到射频，再由阵列天线进行发射，考虑到模拟器件的可靠性和灵活性较差，本文最后介绍了一种利用高性能FPGA和新型高速DA转换器直接产生射频信号的全数字实现方案，该方案降低了设计的成本和复杂度，提高了系统的抗干扰能力和扩展性。文中给出了数字波束形成器、数字上变频器以及全数字射频信号产生器的FPGA实现结果以及资源占用情况。关键词：FPGA数字波束形成数字上变频全数字射频信号产生AbstractAbstractDigitalbeamforming(DBF)isanimporta

5、ntbranchofarraysignalprocessing,whichiswidelyusedinradarsignalprocessing,smartantennaaswellassatellitecommunication.TheactualcomputationofDBFishuge,particularlywhenthefeedsourcenumberandbeamnumberareconsiderable,engineeringrealizationofDBFisdifficult.Thepaperismainlyabouttheimplementationofdigitalm

6、ulti-beamformingsystemoftransmitttingantennasbyFPGA.Firstly,thebasictheoryandstructureofphasedarrayantennasandDBFarebrieflyintroduced.Basedonthis,realizationofthedigitalbeamformerisdiscussedindetail,FPGAisusedasamainprocessortodealwithweightingandweightsdynamicupdating,LVDSisutilizedtoensurehighspe

7、edserialdatatransmissionbetweentwosignalprocessingboards.ThenanoptimizedstructureofDUC(digitalupconversion)isproposed,whichisusedtoprocessbasebandsignal,accordingtothecharacterthatinputofthephasedarray’sRF(