数字波束形成

摘 要

随着高速、超高速信号采集、传输及处理技术的发展,数字阵列雷达已成为当代雷达技术发展的一个重要趋势。数字波束形成(DBF)技术采用先进的数字信号处理技术对阵列天线接收到的信号进行处理,能够极大地提高雷达系统的抗干扰能力,是新一代军用雷达提高目标检测性能的关键技术之一。并且是无线通信智能天线中的核心技术。

本文介绍了数字波束形成技术的原理，对波束形成的信号模型进行了详细的推导，并且用matlab仿真了三种计算准则下的数字波束形成算法，理论分析和仿真结果表明以上三种算法都可以实现波束形成，并对三种算法进行了比较。同时研究了窄带信号的自适应波束形成的经典算法。研究并仿真了基于最小均方误差准则的LMS算法、RLS算法和MVDR自适应算法，并且做了一些比较。

关键词：数字波束形成、自适应波束形成、智能天线、最小均方误差、最大信噪比、最小方差

ABSTRACT

With the development of high-speed, ultra high-speed signal acquisition, transmission and processing technology, digital array radar has became an important trend in the development of modern radar technology. Digital beamforming (DBF) technology uses advanced digital signal processing technology to process the signal received by antenna array. It can improve the anti-jamming ability of radar system greatly and it is one of the key technology。It is the core of the smart antenna technology in wireless communication too。

This paper introduces the principle of digital beam forming technology, the signal model of beam forming was presented, And the digital beam forming algorithm under the three calculation criterion was simulated by MATLAB, theoretical analysis and simulation results show that the three algorithms can achieve beamforming, and made some comparison between the three algorithms. At the same time, made some study about the adaptive narrow-band signal beam forming algorithm. Learned and Simulateded the LMS algorithm base on minimum mean square error criterion and RLS algorithm and MVDR algorithm, and do some comparison

Key Words:DBF, ADBF, Smart antenna, The minimum mean square error, The

maximum signal to noise ratio

目 录

第1章 绪论 ........................................ 错误!未定义书签。

背景介绍 .......................................... 错误!未定义书签。

数字波束形成在国内外的发展及现状 .............. 错误!未定义书签。 展望 .......................................... 错误!未定义书签。 论文内容 ......................................... 错误!未定义书签。 第2章 DBF原理及应用 .............................. 错误!未定义书签。

窄带信号模型 ...................................... 错误!未定义书签。 空间匹配滤波器 ................................... 错误!未定义书签。 阵列方向图 ....................................... 错误!未定义书签。 阵列增益 ......................................... 错误!未定义书签。 波束宽度 ......................................... 错误!未定义书签。 相位扫描的带宽限制 ............................... 错误!未定义书签。 智能天线 ......................................... 错误!未定义书签。

天线结构 ...................................... 错误!未定义书签。 实现原理 ...................................... 错误!未定义书签。 技术分类 ...................................... 错误!未定义书签。 应用领域 ...................................... 错误!未定义书签。 本章小结 ......................................... 错误!未定义书签。

第3章 最优波束形成准则 ............................ 错误!未定义书签。

最小均方误差准则 ................................. 错误!未定义书签。 最大信噪比准则 ................................... 错误!未定义书签。 线性约束最小方差（LCMV）准则 ..................... 错误!未定义书签。 仿真结果 ......................................... 错误!未定义书签。

mmse准则下的仿真 ............................. 错误!未定义书签。 MSNR准则下的仿真 ............................. 错误!未定义书签。 LCMV准则下的仿真 ............................. 错误!未定义书签。 三种准则的对比 ................................... 错误!未定义书签。 本章总结 .......................................... 错误!未定义书签。 第4章 自适应波束形成算法 .......................... 错误!未定义书签。

经典自适应波束形成算法 ........................... 错误!未定义书签。 最小均方(LMS)算法 ................................ 错误!未定义书签。 递归最小二乘（RLS）算法 .......................... 错误!未定义书签。 最小方差无畸变响应(MVDR) ......................... 错误!未定义书签。 经典自适应算法的仿真 ............................. 错误!未定义书签。

LMS算法的仿真 ................................ 错误!未定义书签。 RLS算法仿真 .................................. 错误!未定义书签。 MVDR算法仿真 ................................. 错误!未定义书签。 三种算法比较 .................................. 错误!未定义书签。

本章总结 .......................................... 错误!未定义书签。 第5章 完成的工作 .................................. 错误!未定义书签。

总结 .............................................. 错误!未定义书签。 存在的问题与解决方法 ............................. 错误!未定义书签。 参考文献 ............................................ 错误!未定义书签。 致谢 ................................................ 错误!未定义书签。 外文资料原文 ........................................ 错误!未定义书签。 外文资料译文 ........................................ 错误!未定义书签。