随着多波束测深技术的不断变革,新型的多波束测深系统向着小型化、多功能、高精度、高集成、综合化和标准化方向发展。本文主要致力于多波束测深系统中波束形成算法的研究及FPGA实现。首先,以等间隔线阵和平面阵为基阵模型,分别介绍了CBF算法、DFT波束形成算法以及FIM波束形成算法。仿真和分析结果表明:FIM算法的主瓣宽度比CBF算法窄,DFT算法运算效率最高。其次,讨论了发射波束形成方案,针对延时失配误差,采用了基于D/A输出时钟的发射粗延时和基于DDS原理的发射细延时相结合的相控发射技术。粗延时分辨率为0.098μs ,细延时达到了0.09的相位分辨率,对应50 kHz发射信号下4.88ns的相位延时,实现了高精度的相控发射。再次,基于接收波束形成系统的高精度实现方案,对浮点加法器,浮点乘法器的深度流水线结构进行了优化设计。经过仿真验证:在Virtex-4系列FPGA上,最高运行频率较Xilinx的IP核分别提高了10%、35.5%。然后,以“V”型平面阵为基阵模型,讨论了接收波束形成系统的实现方案,包括数据缓冲器、Hilbert变换器以及常规波束形成器的设计。仿真结果表明:接收波束形成器的最高运行频率达到了203.75 MHz,能在2.5μs内完成一个时间片的波束扫描,满足了系统实时性的要求。接着,讨论了基于FPGA的DFT波束形成简化算法和实现结构,包括存储单元、地址产生单元以及蝶形运算单元的设计。仿真结果表明:系统的最高运行频率达到了132.24 MHz,与DSP实现方案相比,处理时间减少了24.5%。最后,以等间隔线阵为基阵模型,探讨了FIM波束形成算法的FPGA实现结构,进行了功能模块划分和逻辑实现,并验证了方案的可行性。