自适应数字波束形成(ADBF)

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背景介绍


随着数字波速形成(DBF)技术的广泛应用,现代雷达系统的接受前端存在大量的数据需要并行处理,并需要保证高性能和低延迟特点;同时空间复杂信号环境中不仅存在所需的信号,而且还存在大量的干扰信号,要降低干扰的影响,最好的方法是使其天线的方向图零点位置始终指向干扰方向,同时保证主瓣对准所需信号的来波方向。


自适应数字波束形成(ADBF)是自适应天线阵列用于复杂信号环境,针对接收信号的一种波控技术。其基本思想是通过LCMV自适应算法对各阵元输出加权求和,使阵列的输出对不同空间方向的信号产生不同的响应;使天线阵列波束指向期望信号的同时,在干扰方向形成“零点”,即通过空域滤波达到抑制干扰。


自适应数字波束形成(ADBF)

          

采用自适应ADBF置零技术,既可以抑制连续波压制式干扰,也可抑制脉冲式灵巧干扰,同时可抑制空间多个有源干扰



系统规格


有源相控阵雷达天线的部分参数如下:

阵面子阵数:72x54                               子阵单元:2x2

阵元间距为:半波长                              方位向扫描角:±45°

俯仰向扫描角:±30°                            方位向泰勒加权:30dB

俯仰向泰勒加权:30dB



干扰方向个数为4个,其来波方向为(方位,俯仰):

[-20°,20°]、[-15°,25°]、[5°,13°]和[18°,-10°],其中阵列波束指向[10°,5°]


 

FPGA实现性能指标

自适应数字波束形成(ADBF)



案例介绍


加速云基于FPGA高性能数学加速库的IP处理大规模数字信号处理能力,利用算法硬件化的工程经验,针对有源相控阵雷达对抗旁瓣干扰和主瓣干扰的场景,选用自适应数字波束合成(ADBF)算法,为中国电子科技集团XX研究所实现ADBF算法工程项目(54通道×512快拍,72通道×512快拍)。算法实施包括:矩阵求逆、加载因子计算和对角加载等,包括整个计算资源调度均在Xilinx ®V7 690T系列FPGA器件上实现。结果表明,大大提高了有源相控阵雷达在对抗干扰方面的性能。

 


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