高速多通道数字波束形成系统设计与实现

摘要

数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)是现代雷达信号处理中一种通过使用多传感器阵列实现的信号处理技术。一方面，通过对某个方向上做波束形成处理可以使信号在此方向上获得最大输出。另一方面，利用波束形成处理技术可以有效抑制空间干扰，提高信号的信噪比。
　　本文基于宽、窄带数字波束形成原理，针对高速多通道情况下雷达阵列系统的实现过程给出了详细说明和仿真验证。并且由于FPGA具有I/O数量多，并行处理能力强，可定制化程度高，数据传输速度快等特点，本文使用其作为系统的数据流控制中心以实现数据采集、处理、控制、转发等功能。同时结合实际项目需求，对FPGA所需的资源量给出了具体评估方法；并针对资源使用量给出了所选芯片型号以及FPGA片上资源的布局安排和程序框架设计。最后，阐述了Rocket I/O高速通信模块的工作原理，并对GTX发送、接收器中的重要组成模块以及IBERT工具的使用方法和GTX常见问题的解决方案做出详细说明。
　　另一方面，本文围绕着实际项目需求对工程实现过程中所遇到的一些问题、难点也提出了一些新的解决方案。首先，提出了一种针对多个天线阵元的窄带波束形成算法在FPGA上的实现方式，在实际工程中也获得了应用验证。并对一种基于自适应优化算法的宽带波束形成算法及阵列通道失配的校正算法进行了仿真与验证，同时给出了在FPGA上的并行化算法实现工作。其次，提出了对光纤高速通信、多片FPGA之间通信以及FPGA与上位机或其他信号处理模块之间高速通信的稳定性测试与解决方案。最后，本文针对复杂时序逻辑设计中所遇到的一些常见问题给出了一些解决方案，进一步保障了FPGA稳定的工作运行。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文内容安排

第二章 宽窄带DBF算法实现与验证

2.1窄带信号波束形成处理技术

2.2宽带信号的波束形成处理技术

2.3本章小结

第三章 波束形成系统设计与实现

3.1雷达信号处理系统介绍

3.2主要技术指标分析

3.3系统硬件需求分析与设计

3.4系统软件功能设计与实现

3.5本章小结

第四章 FPGA高速通信技术

4.1吉比特串行收发器简介

4.2 GTX数据发送链路

4.3 GTX数据接收链路

4.4高速接口测试验证方法

4.5本章小结

第五章 总结展望

5.1工作总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

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