【摘 要】
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数字波束形成处理器的研制阶段,需要模拟不同目标和应用场景用来测试数字波束形成处理器的波束合成性能。但是受限于暗室场地、外场环境等因素的影响,数字波束形成处理器的性能以及指标测试难以在真实的环境中进行,可以通过研发兼具灵活性和实时性的波束模拟器对目标特性及复杂电磁环境进行模拟。本文针对这一背景开展了DBF波束模拟器的研究。为了解决波束模拟器各路射频发射通道幅度不平衡和相位不一致的问题,设计了基于数字
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数字波束形成处理器的研制阶段,需要模拟不同目标和应用场景用来测试数字波束形成处理器的波束合成性能。但是受限于暗室场地、外场环境等因素的影响,数字波束形成处理器的性能以及指标测试难以在真实的环境中进行,可以通过研发兼具灵活性和实时性的波束模拟器对目标特性及复杂电磁环境进行模拟。本文针对这一背景开展了DBF波束模拟器的研究。为了解决波束模拟器各路射频发射通道幅度不平衡和相位不一致的问题,设计了基于数字基带信号幅度相位补偿的校准方案,通过数字域复乘加权对25路发射通道进行幅度相位校准,替代传统模拟波束形成的移相器和衰减器,将所有校准调试步骤在数字域完成,显著缩短调试时间,降低了设备成本。针对多路信号发射模拟功能,模拟器产生频率动态变化的载波信号,完成基带信号的上变频功能,产生25路具有动态多普勒频偏的信号。针对空间模拟功能,设计了可以同时模拟四个任意方向来波的电路模块,模拟器根据设定的来波俯仰角、方向角,计算出每个发射阵元的加权系数,分别与数字基带信号复乘,并经上变频后形成对应的发射信号。完成了DBF波束模拟器的硬件电路设计、PC机和FPGA软件设计,通过PC机界面程序控制模拟器完成所有的联调测试,实验结果证明模拟器可以同时模拟空间上四个任意方向来波,波束覆盖范围为方位面0°～360°和俯仰面0°～60°。DBF数字波束模拟器完成了对数字波束形成处理器的功能测试和性能测试,具有很高的可靠性和实用性,达到了预期效果。
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