数字真延时宽带波束形成原理的硬件演示和验证

郭 明，张书瑞

（1.中国电子科技集团公司第38研究所，安徽合肥230088；2.南京理工大学，江苏南京 210094）

0 引言

雷达作为现代信息化战争获取信息的基本手段，面对日益复杂化的目标环境和电磁环境，必须具备高精度、多功能、多波束、多目标、抗干扰、自适应和目标识别的能力[1]。为满足雷达的这种高性能要求，一种接收和发射都采用数字波束形成(DBF)的全数字阵列天线雷达应运而生[2]。随着宽带微波器件、高速数字处理器和数字频率源等新技术的出现和发展，宽带数字阵列雷达(DAR)的研制与应用越来越多，用以满足多种军事和民事的应用。宽带数字阵列雷达能同时满足远距离目标探测能力、高数据率搜索能力、高分辨目标成像能力及目标识别能力等要求，具有灵活多变的雷达工作模式，可广泛应用于电子对抗领域。

宽带数字波束形成作为宽带数字阵列雷达的关键部分之一，在进行宽带和宽角扫描时，由于孔径效应的影响，宽带数字波束形成的方向图会出现波束指向偏差、副瓣抬高、甚至方向图形状畸变等问题。为实现宽带宽角扫描，应采用真实时间延迟线(TTD)取代常规相控阵雷达中的各天线单元的移相器。数字时延滤波器是一种可行的真延时方法，本文采用分数阶延时Farrow滤波器来完成数字真延时宽带波束形成原理的FPGA演示和验证。

对于宽带数字阵列雷达，由于其工作带宽较大，模拟器件及其构成电路特性的差异使通道产生随频率变化的幅度和相位特性不一致[3]。……