[发明专利]一种宽带频域数字波束形成方法

权利要求书

1.一种宽带频域数字波束形成方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对接收阵各阵元接收到的信号进行前置放大；

2)在信号处理系统中，对前置放大后的信号进行正交采样得到复包络信号，该正交采样过程包括前置滤波和次级放大，高速模数转换，正交解调，低通滤波以及数据重采样；

3)对多通道的连续数据流进行分块处理，将数据流分解为相互重叠，大小为N_E×N_F的数据块，其中符号N_E表示阵元数，N_F表示进行傅立叶变换的数据长度；

4)对每个数据块沿行方向进行快速傅里叶变换，得到各通道数据的频域形式X(n，k)，其中n为阵元标号，k为频率标号；

5)计算各阵元在不同波束方向上的相移因子；将不同方向波束编号，成像区域的波束方向θ满足sinθ=0,±1Z,±2Z,...,±mZ,...;]]>其中m为波束编号，m≤Z，Z为正整数，则对第m号波束，其相移因子P(n，k，m)＝(η(n，k))^m；

η(n,k)=exp{-j2πd(n)cZ·(fc-k′FsNF)};]]>

其中：k′=kk=1,...,NF/2;k-NFk=(NF/2)+1,...,NF;]]>

式中，n为阵元标号，k为频率标号，d(n)为第n阵元相对于阵中心的距离，c为介质中波速，f_c为阵元接收信号的中心频率，F_s为正交采样后的对复包络信号的采样率，N_F为傅立叶变换的数据长度；

6)利用步骤5)得到的相移因子与步骤4)得到的频域数据块进行复数乘法运算，得到各波束方向上的完成补偿的频域数据，对第m号波束，补偿后的频域数据

X′_m(n，k)＝X(n，k)×P(n，k，m)；

7)对步骤6)得到的结果进行加和得到该波束方向的频域输出Y(k)，对第m号波束，其频域输出

Ym(k)=Σn=1NEXm′(n,k),k=1,2,...,NF;m=1,2,...,NB;]]>

其中N_B为波束数目；

8)判断是否所有的波束形成完毕，若判断为否，则回到步骤5)，进行下一波束的相移因子和波束形成计算，若判断为是，则进入步骤9)；

9)对所有频域波束输出数据进行逆快速傅立叶变换，拼接相邻数据块，得到连续时域波束输出。