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1、UWB脉冲信号的时域波束形成方法第2l卷第2期2006年4月电波科学CHlNESEJOURNALOFRADIoSCIENCEVo1.2l.No.2April,2006文章编号1005—0388(2006)02—0238—06UWB脉冲信号的时域波束形成方法王敏吴顺君杨淑媛(雷达信号处理国家重点实验室西安电子科技大学,wmgo@263.net,陕西西安710071)摘要分析了超宽带(UltraWideband)脉冲信号阵列空时处理的一般原理,比较了它和传统正弦阵列的差别,给出了一种高精度的时域波束形成方法
2、精确的可变时延电路实现是时域波束形成的主要问题,采用数字延迟线和FIR延迟补偿滤波器相结合的办法实现UWB信号波束形成的数字化处理.设计了因果稳定的高精度的具有分数时延补偿特性的FIR滤波器,解决了UWB信号在小样本采样时时间量化对波束形成器性能影响的问题相对于频域处理,在有效提高阵列方向图性能同时具有设计简单,运算量小等优点关键词FUWB脉冲,时域波束形成,分数时延FIR滤波器中图分类号TN911文献标识码ATimedomainbeamformingforUWBpulsesignalWANGMinWU
3、Shun-junYANGShu-yuan(NationalLab.ofRadarSignalProcessing,XidianUniversity,wmgo@263.net.XianShaanxi710071.China)AbstractBasedonanalysisofprincipleofultrawideband(UWB)space-timepro—cessing,atimedomainbeamformingapproachforUWBpulsearrayreceptionispresentedi
4、nthepaper.Therealizationofvariabledelaycircuitsisaddressed.ThecombinationofdigitaldelaylinewithfractionaldelayFIRfilterforUWBsignaldig—italprocessinginarrayreceptionispresented.Thecasualandstablefilterisde—signedtocompensatethechanneldisperseddelayaccura
5、tely,whichhelptOrelievetheperformancereductioncausedbydelayquantizationerror.Incomparisonwithfrequencydomainprocessing,thismethodnotonlycanimprovetheperformanceofdirectivitypatternremarkablybutalsohavetheadvantageofeasydesignandlowcostofcomputation.Keywo
6、rdsUWBpulse,timedomainbeamforming,fractionaldelayFIRfilter1引言近年来,阵列天线技术在军用雷达和无线通信里得到了广泛的应用,其中的一个主要问题是波束形成,即使得阵列波束指向一个主方向同时抑制旁瓣于扰和噪声.过去阵列信号处理多用于窄带和宽带系统,现在随着雷达和通信领域内新兴的超宽带收稿日期:2004—10—08238(Uh.ra-Wideband-UWB)技术的发展,空时处理技术的原理也可用于UWB系统的设计和研究过程中【l].使用极窄脉冲信号得到
7、的阵列方向图图称为时域天线方向图,相对地称传统的使用正弦载波窄带信号得到的阵列波束图为频域天线方向图'.UWB系统最常用的一种信号形式是基于高斯第2期王敏等:UWB脉冲信号的时域波束形成方法239模型的极窄脉冲无线电信号(无载波)],由于其波形具有很短的持续时间,它能够提供很好的距离分辨力和较强的穿透能力.但是文献中可见的研究这种无载波UWB脉冲的空时处理方法却不是很多.一种很自然的方法是仍把这种接收到的脉冲串当做普通宽带信号,经FFT后分成若干子带在频域进行线性相位加权求和,然后再经IFFT输出.这种
8、方法对采样率要求较高,运算量比较大.在UWB系统本身就有很高的数据带宽情况下,会使得软硬件成本超出应用所能承载的能力.另外一种方法是通过各个通道的可调延时电路对接收信号进行时延补偿,相加后得到最大功率的阵列输出.但在实际中精确的通道时延并不容易控制.除了模拟连续信号方法外,光学方法也可以实现真时延的波束形成n.因此可变时延电路的精确实现是UWB信号空时处理在时域实现中一个重要问题.然而现代高速采样技术的发展使得UWB信号的全数字化处理成为可
