一种在FPGA上实现的用于空间应用的数字波束形成接收机架构
信号处理
2024-05-30 v1
摘要
空间界对数字波束形成的兴趣日益增长，主要归因于具有有源天线系统的卫星在广泛应用中（尤其是通信服务）提供的卓越灵活性。本文深入分析并实际实现了一个数字波束形成和数字下变频(DDC)链，利用经过空间应用认证的高速模数转换器(ADC)和高性能现场可编程门阵列(FPGA)。所提出的设计策略侧重于通过将波束形成处理器策略性地安排在复杂下变频操作之前，来优化资源效率和最小化功耗。这种创新方法涉及仅对聚合波束通道应用解调和低通滤波，从而相对于传统的、资源密集型的数字波束形成和DDC架构，显著减少了所需的数字信号处理资源。在实验验证中，使用了集成高速ADC和FPGA的评估板。该设置通过向数字波束形成接收系统施加各种射频输入信号，促进了设计有效性的实证验证。所使用的ADC能够进行高分辨率信号处理，而FPGA为实时数字信号处理任务提供了必要的计算灵活性和速度。研究结果强调了该设计在空间应用中显著提高数字波束形成系统效率和性能的潜力。
引用
@article{arxiv.2405.18992,
title = {A Digital Beamforming Receiver Architecture Implemented on a FPGA for Space Applications},
author = {Eduardo Ortega and Agustín Martínez and Antonio Oliva and Fernando Sanz and Oscar Rodríguez and Manuel Prieto and Pablo Parra and Antonio Da Silva and Sebastián Sánchez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.18992},
year = {2024}
}