78电力与电子技术Power&ElectronicalTechnology电子技术与软件工程ElectronicTechnology&SoftwareEngineering1引言宽带数字波束形成是宽带数字阵列雷达的关键技术之一，该技术可以解决宽带数字阵列的孔经渡越问题，保证数字波束主、副瓣性能，从而提高雷达的探测、距离分辨率及目标识别性能[1-2]。与传统的窄带DBF系统不同，宽带DBF系统在使用数字时延滤波器解决孔径渡越问题的同时，FPGA资源消耗也成几十倍增长，给工程实现带来不小的困难。关于宽带DBF工程实现研究的文献很多，但均注重基本功能实现，或者通过增加阵列前端处理来减少后端压力，对于大规模宽带数字阵列，存在设备量偏大、成本高的问题[3]。在文献4、5给出了一种基于子阵划分的宽带波束形成方法，可以很好解决大规模阵列宽带DBF实现难题，然而该方法基于传统的模拟子阵划分方法，波束扫描角度范围存在一定局限性，无法满足宽带DBF应用的通用性。为了解决大规模宽带DBF工程实现难题，本文首先研究宽带数字波束形成基本原理，并对工程应用问题进行仿真分析，给出了一种基于动态子阵划分的宽带数字波束形成方法，该方法能根据波束指向的变化，动态的选择相应的通道进行子阵合成，且波束性能不受指向角度范围影响。该方法易于工程实现，且FPGA时延滤波器的资源消耗不随输入通道的增加而增加。2时域宽带数字波束形成原理及实现2.1宽带数字波束形成原理[6]考虑N个阵元，间距为d的均匀直线阵列，被调制的宽带脉冲信号数学表达式为：（1）其中，f0为载频，T为脉冲宽度，x(t)调制信号，零中频接收处理后得到宽带基带信号为：（2）信号从空间远场入射到均匀直线阵列上，以第一个阵元作为参考，可得第k个阵元相对于第一个阵元的时延为（3）其中，θ0为空间信号的入射方向偏离阵列法线方向夹角，c为电磁波在真空中传播的速度。第1个阵元接收信号表达式为（2），则第k个阵元接收信号为：（4）其中，τk为k号阵元接收信号相对于第1个阵元接收信号的延时，则其对应的基带信号为：（5）由（5）式可得，通过先对第k通道基带信号进行移相2πf0τk，再延时补偿τk，便可以实现所有阵元基带信号对齐累加，使波束主瓣方向对准期望方向。2.2工程实现在工程实现过程中，信号移相与窄带数字波束形成实现一致，而延时补偿则需通过数字时延滤波器来实现，设信号采样间隔为Ts，由（3）式，延时τk可表示为：（6）其中，round(x)表示对x进行四舍五入取整，l为小数采样周期时延，-0.5
