[发明专利]一种数字相控阵天线的波束合成方法

摘要

本发明公开了一种数字相控阵天线的波束合成方法，主要解决传统的数字相控阵天线波束合成方法消耗资源大的问题。其实现步骤是：(1)线阵接收到的信号经过射频前端后，再经过ADC采样成为数字信号；(2)该数字信号经过正交下变频成为复信号；(3)计算相控阵权矢量；(4)对阵列接收复信号进行加权求和；(5)设计一个实系数低通滤波器；(6)对加权求和输出信号进行低通滤波，即同时完成信道化滤波和正交化滤波。本发明在保证原有的滤波器性能不变的情况下，减少滤波器的数量，在工程实现中节约了FPGA中的DSP资源，可用于数字相控阵天线领域。

主权项

一种数字相控阵天线的波束合成方法，其实现步骤是：(1)接收数字相控阵天线是一个阵元数量为L的线阵，阵元之间距离为d，其中L为大于2的正整数，d等于信号载波波长的一半；第l个阵元接收的模拟中频信号为sl(t)，中频载波频率为fIF，信号带宽为BW，该信号经过采样周期为Ts的ADC转换为数字信号sl(n)，其中，n表示采样序号，l＝1,...,L；(2)在数字域产生复数本振信号x(n)＝xr(n)+jxi(n)，其中实部信号为xr(n)＝cos(2πfIFnTs)，虚部信号为xi(n)＝sin(2πfIFnTs)，j表示虚数单位；本振信号与第l个阵元接收中频数字信号进行相乘，得到第l路的输出复信号yl(n)＝ylr(n)+jyli(n)＝x(n)sl(n)，其中ylr(n)表示实部，yli(n)表示虚部；(3)根据相控阵天线波束指向角度θ0，计算第l个阵元通道对应的复数权值wl(θ0)＝wlr(θ0)+jwli(θ0)，其中wlr(θ0)表示权值的实部，wli(θ0)表示权值的虚部；(4)在第l个阵元对应通道中，把步骤(2)中得到的复信号yl(n)与步骤(3)中得到的复数权值wl(θ0)相乘，并合成所有支路的加权输出，得到相控阵天线加权输出复信号其中zr(n)为实部，zi(n)为虚部；(5)设计一个M阶的通带等于BW/2的低通数字滤波器，滤波器系数为实数，系数矢量为h＝[h0 h1 ... hM]，其中M为正整数；(6)加权后的输出信号的实部和虚部分别经过滤波器h，得到数字相控阵天线最终输出复基带信号g(n)＝gr(n)+jgi(n)，其中实部信号虚部信号