DBF通道相位校正的工程实现方法

作者：程翔单忠伟时间：2015-02-11 来源：电子产品世界收藏

编者按：　　摘要：数字波束合成(DBF，Digital Beam Forming)的关键技术之一是通道相位校正，校正精度直接影响波束合成的效果。文章介绍了波束合成基本原理，给出了一种通道相位校正的工作实现方法，并对该方法进行了MATLAB仿真，分析其性能。该方法已在硬件中得到实现，具有一定的参考价值。　　引言　　DBF技术是在模拟波束形成原理的基础上，引入数字信号处理方法之后建立的一门雷达新技术。DBF可以获得优良的波束性能，可以自适应地形成波束实现空域抗干扰，可以进行非线性处理改善角分辨率，还可以同时形

　　校正部分如图 2虚线框中所示，包含相位测量模块，相位校正因子生成模块以及相位校正模块。工作过程为：在系统刚开始工作时，从微波前端接入自检信号，设置相位校正使能为有效。经过一小段时间后系统将各通道之间的相位差保存下来，作为接下来实际工作时通道相位校正的依据。

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/269820.htm

　　相位测量模块采用CORDIC算法，先求得4路正交变换后的复信号的相位并进一步求得相对第1通道的相位差，为使结果更稳定，取多个结果的均值。

CORDIC的实现方法分为迭代结构和流水线结构。为了提高速度，在本应用中采用流水线结构。流水线级数越多，精度越高，所用资源也越多。在本应用中采用7级流水线结构，误差小于1°，其误差仿真结果如图3所示。

　　相位校正因子生成模块采用查表法：-180°~180°按等间距取256个角度，并求得其正余弦值，各量化为8Bit数据，存到深度为256的ROM中。当测得相位差均值后，便可直接在表中查到其对应的相位补偿值。

　　相位校正模块将得到的相位校正因子与相应通道的数据相乘，从而使相位偏差得到校正。

3 仿真结果

　　仿真条件：系统有4个通道，采样率为500MHz，信号波长为λ，相邻天线阵元间距d=0.4·λ，经微波下变频后的中频信号频率为319MHz;相位测量模块CORDIC流水线为7级，其输出为取128个相对通道1的相位差的均值;4个通道的相对于通道1的相位差分别为[0°-10°-20°25°];束波预期指向为0°。下面为仿真结果如图4-6所示。

　　仿真分析：如图 5及图 6，经过相位校正后，4通道相位基本一致，最终波束合成方向图指向与预期指向一致;而未进行通道相位校正进行的波束合成，波束指向存在偏差，波束合成的增益与相位校正后的波束合成增益相比稍小一些，而且副瓣稍大。

4 结语

　　本文介绍了数字波束合成的基本原理、工程实现方法以及仿真结果。该方法已在硬件平台中得到应用，具有一定的的参考价值。但本方法也存在只适用于窄带系统的局限性，如果要在宽带系统中应用还需进一步探讨更有效的方法。

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