随着阵列信号处理和电子技术的发展,数字波束成形在雷达、勘察和通讯等领域的应用越来越成熟。自适应数字波束成形技术是在传统的数字波束成形基础上,利用自适应算法,对空域入射波的期望方向信号进行波束赋形,而对干扰方向信号进行抑制,以达到空域滤波和增强信噪比的目的的技术。随着应用环境愈来愈复杂,传统算法因为样本估计不精确和期望来波方向预估失配等问题导致波束成形的表现越来越差,因此,对现有算法的性能提出更高的要求有着十分重要的研究意义。论文针对自适应数字波束成形算法的稳健性和计算复杂度开展了研究,并研制了一套基于FPGA的八通道数字接收系统。论文具体工作和创新点如下:1.详细阐述了自适应数字波束成形的工作原理和波束成形的最优准则,从原理上证明了优化准则对自适应波束形成算法的重要性;对采样定理和数字下变频原理进行了理论分析,并对其进行了仿真实验。这些理论与仿真为自适应数字波束成形算法的创新和信号采集系统的研究奠定了理论基础。2.研究了一种新型低副瓣自适应波束形成算法。该算法利用残留噪声消除和功率估计的原理重构干扰协方差矩阵,并在特征干扰相消准则下提高了二次约束零陷展宽算法的性能,解决传统自适应波束形成器在干扰移动和高信噪比环境下算法性能急剧恶化的问题,并降低了快拍数对算法稳健性的影响。3.研究了一种零陷可调的稳健自适应算法。该算法将利用虚拟干扰源代替真实信号源,并与理想干扰功率协方差矩阵重构相结合,通过调节协方差矩阵重构的控制因子改善波束干扰零陷深度和宽度,减少算法的计算复杂度和增强算法的实用性。4.根据课题要求研制了一套基于FPGA的八通道数字采集系统。该系统主要包括八通道信号采集板、窄波束微带阵列天线、基于FPGA的控制系统和上位机采集软件。经加工与测试证明:该系统能够同时接收并采集八个通道的射频模拟信号,上位机软件实时控制与显示信号采集系统的采集时长和数据结果。当数据保存到上位机后,使用稳健自适应算法对数据进行了数字波束成形。