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申请/专利权人：中国电子科技集团公司第五十四研究所

摘要：本发明公开了一种基于FPGA的稳健波束切换宽带数字波束形成装置，包含顶层控制模块、时延与相位补偿值解算模块、相位补偿复权值计算模块、整数时延及小数滤波器系数计算模块、主通道数据移相延时模块、辅助通道数据移相延时模块、数据通道切换模块、数据合成模块。本发明实现了宽带数字波束形成数据在波束切换时数据不间断，优化了分数时延滤波器资源占用，提高了宽带数字相控阵天线的信号数据稳定性。

主权项：1.一种基于FPGA的稳健波束切换宽带数字波束形成装置，其特征在于，包括顶层控制模块、时延与相位补偿值解算模块、相位补偿复权值计算模块、整数时延及小数滤波器系数计算模块、主通道数据移相延时模块、辅助通道数据移相延时模块、数据通道切换模块、数据合成模块；顶层控制模块用于链接其他模块，提供输入输出接口；通过顶层控制模块输入的数据为相控阵天线接收的频率f0、方位角θ、俯仰角波束切换开始标志以及下变频后AD采样得到的N行M列天线单元IQ支路数据n＝0,1，…,N，m＝0，1,…,M；通过顶层模块输出的数据为波束形成后的一组IQ支路数据以及波束切换完成标志；时延与相位补偿值解算模块在收到频率f0、方位角θ、俯仰角波束切换开始标志后，计算对应的阵列中各阵元对应采样离散时间序列的时延补偿采样点数Dnm和本振频率对应的相位补偿值φnm；计算完成后，将时延补偿值Dnm及计算完成标志输出至整数时延及小数滤波器系数计算模块，将相位补偿值φnm及计算完成标志输出至相位补偿复权值计算模块；相位补偿复权值计算模块将相位补偿值φnm转化为对IQ支路信号进行相位补偿的复数权值输出至主通道数据移相延时模块与辅通道数据移相延时模块；整数时延及小数滤波器系数计算模块将时延补偿值Dnm换算成满足实际设计需求的正整数时延值dnm和范围在[-0.5,0.5]的小数时延值pnm，并通过Horner法则利用设计好的Farrow结构滤波器组系数求解该小数时延值对应的小数时延滤波器系数矩阵将结果输出至主通道数据移相延时模块与辅通道数据移相延时模块；主通道数据移相延时模块与辅助通道数据移相延时模块为相同处理过程但不同处理时序的模块，其作用是先将相位补偿复权值与各单元IQ支路数据进行复数乘法以实现相位补偿，然后将相位补偿后的各单元IQ支路数据补偿整数时延dnm，最后通过分数时延滤波器进行小数时延补偿，得到时间上对齐的各单元IQ支路数据n＝0,1,…,N,m＝0,1,…,M；数据通道切换模块用于控制主通道数据移相延时模块与辅助通道数据移相延时模块波束切换的先后顺序及输出连接顺序，以保证输出补偿后数据不间断地输出至数据合成模块，并将主、辅通道切换完成标志输出至顶层模块；数据合成模块用于将对齐的各单元IQ支路数据相加，合成一个IQ支路信号并将波束输出至顶层控制模块。

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