随着导弹、火箭、人造卫星和宇航技术的发展,对跟踪雷达的跟踪速度、跟踪精度、跟踪距离和抗干扰能力都提出了越来越高的要求。采用顺序比较波瓣法的圆锥扫描天线体制已经不能满足跟踪高速飞行器的要求。而单脉冲跟踪采用同时比较波瓣法,即由单脉冲天线同时产生几个波束,用几个独立的接收支路,同时接受这几个波束从目标反射的单个回波信号,然后将这些回波信号加以比较来获取目标的角误差信号。由于采用同时比较波瓣法,获取误差信号迅速,跟踪速度快;误差信号只与接收到的几个波束的回波脉冲幅度的相对值有关,不存在目标起伏干扰,因此,角跟踪精度高,抗干扰能力也强。而且,这时获取目标距离信息的和波束在天线轴向辐射最强,雷达的作用距离也远。所以,目前单脉冲跟踪已经逐步取代圆锥扫描跟踪而获得了广泛的应用。单脉冲是在扫描和波束转换技术基础上发展起来的,用于精密跟踪的一种雷达技术,单脉冲跟踪系统的跟踪精度可达0.1密位,目前还没有一种跟踪技术的跟踪精度超过单脉冲。但传统的单脉冲技术有很多缺点,如:不能对多目标进行跟踪,有复杂昂贵的机电伺服系统,硬件研制生产难度大,体积重量功耗大,维护复杂等。针对这些问题,本文提出了一种基于天线阵和数据处理的单脉冲多目标跟踪方法与系统,即数字单脉冲跟踪系统。它是在基带用数据处理的办法形成“数字单脉冲和-差波束”(以下简称数字单脉冲波束),产生角误差信息。根据角误差信息改变数字单脉冲波束的权系数来移动波束,跟踪目标。本文首先介绍了阵列天线的基本理论及常用天线阵的数学模型;其次,阐述了数字波束形成的基本原理;然后,分析了单脉冲跟踪的原理,并讨论了常用的振幅和差式单脉冲,设计出了数字单脉冲跟踪系统的结构;最后,以均匀圆阵为接收天线阵,分析了系统中数字波束合成算法原理和单脉冲跟踪算法原理。由于这些算法中包含复杂的数学运算,不适合FPGA实现,所以作者在分析了CORDIC算法原理的基础上,提出了一种基于CORDIC的数字单脉冲跟踪的FPGA实现方案,并使用VHDL语言编写了设计中使用的算法程序,给出了电路实现原理图,用Modelsim进行了仿真验证,仿真结果表明所提方案是正确的。