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相控阵无源馈电网络系统设计

发布时间:2017-04-17 18:17

  本文关键词:相控阵无源馈电网络系统设计,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:相控阵天线由于其优越的电扫描特性在近期发展迅速,这种特性是相控阵雷达的一项突出优势,它可以突破非相控阵雷达机械扫描时的速度限制。如果要使相控阵天线拥有优异的性能,不仅要有性能指标好的辐射单元,能跟其相匹配的馈电网络也是不可或缺的。为了能精确控制相控阵天线,就要求其配套的馈电网络必须性能更加出色。本文提出了一套完整的无源馈电网络系统的设计方案,可以实现相控阵天线的基本测试。系统覆盖了从射频硬件电路、控制电路、后端算法到前端控制界面,,使得整套系统可以既简便又灵活地对相控阵天线进行控制。 本文首先对相控阵天线及其馈电网络的发展情况做了简单的介绍,简单阐述了本文所介绍的系统设计的优越性和意义。然后对无源馈电网络的核心部件-数字移相器和数字衰减器的原理进行了详细的介绍。 然后,本文分两个部分阐述了所设计的系统: 第一部分为硬件电路部分,分别包括了无源馈电单元的射频电路和馈电网络的控制电路的设计。首先根据设计要求选择了该系统的设计方案以及各硬件电路的具体实施方案,然后根据所选方案进行实物电路的设计并完成控制器内部软件算法,最后对所制作出的实物电路进行测试,并对测试结果进行分析。 第二部分为系统软件部分,前面先从量化误差对阵列天线的影响进行分析,然后介绍了以遗传算法为核心算法的量化优化方法与无源馈电单元所产生相位误差的补偿算法。最后介绍了PC端控制软件的控制逻辑,并简单介绍了遗传算法与控制软件的联动过程。 最后,对本文设计的小型系统进行总结,提出优点及缺点并提供方案进行修正。同时给出了现阶段得到的结论和对今后研究方向的一些设想。
【关键词】:数控移相器 数控衰减器 馈电网络 遗传算法
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN821.8
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第一章 绪论10-14
  • 1.1 研究背景和意义10
  • 1.2 馈电网络概述10-12
  • 1.2.1 无源相控阵馈电网络10-11
  • 1.2.2 有源相控阵馈电网络11-12
  • 1.2.3 有源与无源馈电网络对比12
  • 1.3 本文主要内容和结构12-14
  • 第二章 无源馈电网络核心器件原理14-30
  • 2.1 数控移相器14-21
  • 2.1.1 移相器的相移定义14-15
  • 2.1.2 移相器主要性能指标15-17
  • 2.1.3 传输式移相器分类17-21
  • 2.2 数控衰减器21-30
  • 2.2.1 衰减器的衰减定义21-23
  • 2.2.2 衰减器主要性能指标23-24
  • 2.2.3 衰减器的拓扑结构24-30
  • 第三章 无源馈电电路设计30-53
  • 3.1 方案选择30-34
  • 3.1.1 系统方案选择30-31
  • 3.1.2 射频电路方案选择31-32
  • 3.1.3 控制电路方案选择32-34
  • 3.2 电路设计34-43
  • 3.2.1 射频电路设计34-36
  • 3.2.2 控制电路设计36-43
  • 3.3 控制器内软件与算法43-48
  • 3.3.1 IAR Embedded Workbench 开发环境介绍43
  • 3.3.2 软件程序主流程图43-44
  • 3.3.3 系统初始化程序设计44-46
  • 3.3.4 上位机与下位机通讯协议46-48
  • 3.4 测试结果与分析48-53
  • 3.4.1 测试结果48-50
  • 3.4.2 测试结果分析50-53
  • 第四章 终端逻辑算法及误差优化53-70
  • 4.1 幅度和相位量化误差分析53-54
  • 4.1.1 数字衰减器和数字移相器的量化误差53-54
  • 4.1.2 相位位移和幅度衰减的量化偏差统计54
  • 4.2 量化幅度相位误差对阵列天线方向图的影响54-58
  • 4.2.1 数控移相器和数控衰减器的位数选择产生误差影响54-56
  • 4.2.2 量化幅度相位误差对馈源方向图影响56-58
  • 4.3 馈电网络量化幅度相位优化58-62
  • 4.3.1 遗传算法中的基本概念58-59
  • 4.3.2 遗传算法原理59
  • 4.3.3 基于遗传算法对量化幅度相位进行误差优化59-62
  • 4.4 衰减器相位误差补偿62-66
  • 4.5 控制系统软件逻辑设计66-70
  • 4.5.1 Matlab 输出优化结果66-68
  • 4.5.2 Visual Studio 软件编写68-70
  • 第五章 总结70-72
  • 5.1 本文的主要贡献和创新70
  • 5.2 下一步工作的展望70-72
  • 参考文献72-75
  • 攻读学位期间发表论文与研究成果清单75-76
  • 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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3 潘晓枫;沈亚;洪伟;;15~17GHz高精度单片数控移相器的研制[J];固体电子学研究与进展;2010年01期

4 赵霞;潘晓枫;孙玢;黄念宁;;金属陶瓷贴片封装的S波段六位数控移相器[J];固体电子学研究与进展;2011年06期

5 齐步坤;;数字式移相器电路研究[J];电子世界;2013年05期

6 杨胜华;彭祥龙;李一民;;一种毫米波二维电扫有源相控阵雷达[J];电讯技术;2012年05期

7 张光义;有源相控阵雷达与无源相控阵雷达的功率比较[J];现代雷达;2000年04期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 何俊;相控阵馈电网络中的无源器件研究[D];电子科技大学;2009年

2 吴建新;机载相控阵雷达STAP及目标参数估计方法研究[D];西安电子科技大学;2009年


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本文编号:314041

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