【摘 要】
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雷达在战争中扮演着重要的角色,脉冲相控阵雷达以其优秀的隐蔽性能和抗干扰能力成为重中之重。在信号处理领域,雷达抗干扰技术不断进步,研究不断深入,越来越多的理论成果转化为工程实现。本文以脉冲相控阵雷达的自适应旁瓣相消实现与优化为主要研究对象,结合实验室的合作项目,对数字波束形成、自适应旁瓣相消进行研究与分析,选择合适的矩阵求逆方法,针对硬件平台的特点制定优化改进方案,同时根据项目需求与设计规划完成自适
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雷达在战争中扮演着重要的角色,脉冲相控阵雷达以其优秀的隐蔽性能和抗干扰能力成为重中之重。在信号处理领域,雷达抗干扰技术不断进步,研究不断深入,越来越多的理论成果转化为工程实现。本文以脉冲相控阵雷达的自适应旁瓣相消实现与优化为主要研究对象,结合实验室的合作项目,对数字波束形成、自适应旁瓣相消进行研究与分析,选择合适的矩阵求逆方法,针对硬件平台的特点制定优化改进方案,同时根据项目需求与设计规划完成自适应旁瓣相消处理板卡的算法与功能实现。理论分析部分介绍了阵列信号模型与数字波束形成算法。在此基础上介绍自适应旁瓣相消原理,主要包括最小均方误差准则、最大信噪比准则与线性约束最小方差准则。重点分析了最小均方误差准则下的开环算法,得出样本数、干扰方向、干扰强度、干扰数量对相消效果的影响。为了求解最优权向量,研究了常用的矩阵求逆方法,包括伴随矩阵求逆、高斯消元求逆、矩阵分解求逆。为了用FPGA实现消元法求逆矩阵,设计了基于CORDIC迭代的优化方案。工程实现部分介绍了自适应旁瓣相消处理板卡上两片FPGA的系统设计框架。针对可测试能力,设计了通道测试与方向图测试模式。此外,板卡具有雷达系统的三种常用辅助功能与两种优化功能。三种辅助功能为通道校准、频点监测及旁瓣相消。两种优化功能中,链路自同步功能大大提高了板卡测试的便捷性,而系统自复位功能增加了板卡稳定性。最后,从并行与复用角度分析大规模数字波束形成的设计方案,同时对资源和误差方面做出优化。对于FPGA实现基于CORDIC算法的消元求逆,详细描述设计并测试了模块误差与相消效果。对比MATLAB实现旁瓣相消的理论值,分析设计的不足与改进方向。
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