有源相控阵天线波控系统设计

发布时间：2017-09-30 06:15

  本文关键词：有源相控阵天线波控系统设计

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【摘要】：随着射频和数字集成电路技术的快速发展,有源相控阵天线的成本得到有效控制,其应用领域正在不断扩展。作为有源相控阵天线的重要组成部分,波束控制分系统直接影响了系统的波束指向精度和波束响应速度。研制计算速度快、幅相补偿准确、控制功能齐全、结构小型化和模块化的高性能波束控制电路具有十分重要的意义。本文针对某多通道相控阵雷达系统的需求,提出了分级的波控系统实现方案；完成了硬件的总体设计,包括波控母板设计、波控子板设计和波控系统数据传输与接口关系设计；完成了波控系统软件的详细设计、编程、调试和测试,具体包括幅相系数解算的FPGA程序设计和上位机软件设计。幅相系数解算的FPGA程序主要实现移相量实时计算和移相器驱动功能,上位机软件主要实现波控系统的模式控制与状态显示功能,且在上位机模式下,实现波控码的集中式计算。本文还完成了对多通道相控阵天线系统的暗室指标测试,验证了所设计波控系统的功能的正确性和可靠性。这些指标包括：波束指向精度、最小波束跃度和低旁瓣控制性能等。
【关键词】：有源相控阵 波控系统 阵列天线
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN820.15
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 研究背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 本文研究内容及结构安排10-11
• 2 有源相控阵天线波控系统工作原理11-24
• 2.1 有源相控阵雷达系统11-12
• 2.2 有源相控阵天线12-16
• 2.2.1 天线阵元排布方式13-14
• 2.2.2 天线的馈电方式14
• 2.2.3 移相器的形式14-16
• 2.3 波束控制系统原理16-21
• 2.3.1 线性阵列波束控制原理16-19
• 2.3.2 平面相控阵天线波束控制原理19-21
• 2.4 波控系统实现方法21-22
• 2.4.1 查表法21-22
• 2.4.2 集中式波束控制系统22
• 2.4.3 分布式波束控制系统22
• 2.5 本章小结22-24
• 3 有源相控阵天线波控系统设计24-38
• 3.1 相控阵雷达波束控制系统的设计要求24-26
• 3.2 波控系统硬件设计26-30
• 3.2.1 系统总体硬件框架26-28
• 3.2.2 波控母板设计28-29
• 3.2.3 波控子板设计29-30
• 3.3 天线系统坐标定义30-32
• 3.3.1 坐标及角度定义30-31
• 3.3.2 角度转换31-32
• 3.4 波束控制中的相位计算公式32-33
• 3.5 数据分类与说明33-37
• 3.5.1 通道坐标33-34
• 3.5.2 原始数据34-36
• 3.5.3 幅相补偿数据36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 4 有源相控阵天线波控软件设计38-54
• 4.1 系统软件框图38-39
• 4.2 上位机程序设计39-44
• 4.2.1 控制与显示功能模块40-42
• 4.2.2 上位机解算模块42-44
• 4.3 基于FPGA的阵面各阵元移相量解算程序设计44-52
• 4.3.1 相位解算模块45-48
• 4.3.2 接口模块48-50
• 4.3.3 移相器驱动模块50-52
• 4.3.4 存储器读写模块52
• 4.4 本章小结52-54
• 5 有源相控阵天线波控系统测试54-66
• 5.1 波束指向精度测试54-62
• 5.2 最小波束跃度测试62-63
• 5.3 幅度加权和低副瓣性能测试63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 6 总结与展望66-67
• 6.1 本文总结66
• 6.2 存在问题和展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张增辉;胡卫东;郁文贤;;低副瓣相控阵天线量化幅度权值设计[J];电子学报;2007年03期

2 陈岚;李纪云;朱人杰;;基于Kintex7和SPI Flash实现FPGA的多重加载[J];电子技术应用;2014年07期

3 林桂道;;现代相控阵系统的波束控制设计分析[J];舰船科学技术;2007年03期

4 高军;曹祥玉;张广;文曦;;一种波束赋形相控阵天线的分析与设计[J];西安电子科技大学学报;2008年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 尚军平;相控阵天线快速测量与校准技术研究[D];西安电子科技大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李正萍;基于FPGA波控技术的研究与实现[D];南京理工大学;2012年

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本文编号：946594