经过50多年发展,我国航空航天测控系统已经处于测控系统发展的第二个阶段,即统一载波测控体制,具有了由“地基”、“海基”测控设备构成的完整的测控网络。在这样的体制中,一套测控设备每次只能对一个目标进行测控,而且只能在本国和附近地区进行。随着航空航天科学技术的发展和国防建设需要,多目标同时测控的需求日益增强,其具体运用领域也日益广泛。比如,由跟踪与数据中继卫星组成的“天基”测控系统。为了在全球范围全程跟踪飞行器,“天基”测控把测控站放到太空中,由中继卫星完成。而一颗中继卫星不可能只监测一个飞行器,而必须同时多目标测控。多目标测控另一个典型应用是对小卫星测控。小卫星的出现,大大降低了卫星成本,这意味着空中卫星数量的增加,甚至出现了小卫星群。为了降低对小卫星的测控成本,多目标测控是主要解决手段。即使是在传统测控网络中,实现多目标测控,也是对原有设备进行改造和升级的重要方向。多目标测控实现是通过自适应数字波束合成(Digital Beamforming,DBF)技术。自适应DBF技术利用信号的不同来向,从空间域进行滤波,把主瓣对准期望信号而零陷对准干扰信号。通过软件形成不同的权值,在相同的硬件设备上形成多个通道,完成多目标测控。自适应DBF涉及了无线通信的各个部分,而关键在于基带信号处理。作者在全面理解DBF理论基础上,针对系统实现过程中涉及的多个系统性能问题进行了理论分析,同时对波束空间自适应算法和波达方向估计算法进行了改进,并完成了中频和基带的硬件设计和制作,为系统的产品化奠定了基础。论文主要内容包括:(1)首先以均匀线阵为研究模型,介绍了波束合成系统的几个重要参数意义和求解方法。推导在不同准则下的系统最优权矢量解,并对它们进行比较和分析,指出统一为维纳解。而通过对MV准则下波束合成器的仿真,可以观察空间滤波对系统性能的改善。(2)针对工程实现,分析了系统性能同量化比特数,采样快拍数,阵列失配的关系。对于量化比特数的分析,其意义在于确定ADC器件分辨率和数据精度。分析表明,系统量化比特数的增加对系统增益提高是有益的,但当量化比特数增加到一定值,这种改善就不明显了。快拍数大小,决定了协方差矩阵估计误差大小,从而影响系统性能。快拍数越多,误差当然越小,但系统复杂度自然也随之增加。通过分析快拍数同阵列增益的关系,就可以在理论上按照一定的技术指标确定自适应DBF算法使用的快拍数的多少。阵列失配是阵列校正的原因,线性约束和二次约束是两种基本校正方法。