S频段单通道单脉冲自跟踪馈源研究

发布时间：2020-09-14 18:15

　　论文结合5.2米车载遥测天线科研项目进行选题,研究了S频段单通道单脉冲自跟踪馈源的设计方法。论文研究内容可概述为:首先说明了文中所用到相关概念,讨论了国内外研究现状及存在问题,阐述了S频段单通道单脉冲自跟踪馈源设计选题背景及意义。其次对S频段单通道单脉冲自跟踪馈源进行了研究,具体研究工作为:1、依据系统对5.2米车载遥测天线的指标要求,分析了指标实现的技术难点,即馈源双圆极化、小型化、高效率、宽频带指标的实现,提出了解决上述几个技术难点的技术途径;确定了S频段单通道单脉冲自跟踪馈源所采用的技术方案。2、根据设计方案,采用HFSS仿真软件对馈源辐射器及馈电网络进行了仿真设计,并将馈源辐射器的辐射方向图带入Grasp中进行了验证,馈源辐射器工作频段2.2GHz~2.8GHz,“和”方向图照射电平为9dB~14dB,“差”方向图照射角内无副瓣照射,差零深大于37.5dB,辐射器差振子间距148mm,相比同类型的馈源辐射器体积缩小了40%;馈电网络仿真结果为宽频带电桥工作频段2.2GHz~2.8GHz,电压驻波比小于1.2:1,相位特性为90°±2°,仿真结果表明馈源的电参数完全满足设计指标要求,说明了设计方案的合理可行3、在仿真设计达到指标要求的情况下,研制了S频段单通道单脉冲自跟踪馈源工程样机,对样机测试结果为电压驻波比小于1.3:1,插入损耗为1.03dB,并将工程样机应用到5.2米车载遥测天线上,天线测试结果为2.3GHz的和效率为60%,轴比为0.77dB,差零深大于32.08dB,差斜率大于0.9078/度,样机测试结果和天线测试结果与设计结果吻合良好,验证了设计方法的有效性,同时也表明所研制的工程样机完全满足工程应用需求。文中最后指出了论文还需要进一步开展的研究工作。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN827
【部分图文】：

圆锥扫描,体制,雷达,优点

跟踪天线相比而来，所谓“顺序波瓣制”的跟踪天线，一般来说该雷达的馈源偏置安装于天线轴线，雷达在机械装置的作用下绕天线轴线转动，即所谓的圆锥扫描体制，如图2.3所示，雷达波束在空间转动一个周期后，在空间形成一个圆锥体，将产生方位、俯仰的角误差信号，伺服系统通过对角误差电压电压大小的判断，驱动天线朝着方位、俯仰角误差信号减小的方向运动，从而使天线对准目标，完成对目标的自动跟踪功能。图 2. 3 圆锥扫描体制“顺序波瓣制”的雷达有如下几个方面的优点：1) 结构简单、原理清晰。2) 整个天线只有一个通道，相位和幅度都比较稳定。天线旋转一周后，才能够产生方位和俯仰的角误差信号，驱动天线对准目标。这样的天线缺点也很明显，可归结为如下几个方面：1) 形成角误差信号的时间长：由于需要天线转动一周后才能产生方位、俯仰角误差信号，天线在机械转动过程比较缓慢，需要的时间较长，在跟踪速度较快的目标时会产生较大的延迟

单脉冲天线,幅度

单脉冲天线可以分成幅度、相位、幅相单脉冲三类：一、幅度单脉冲幅度单脉冲天线如图2.4所示，四个偏置馈电喇叭将在空间形成四个波束。后端电路通过比较四个馈电喇叭接收到的信号的幅度大小来得到目标的角误差信号，当目标位于天线轴上时，四个馈电喇叭接收到的信号的幅度完全相等，后端电路将没有输出，当目标偏离天线轴线时，四个馈电喇叭接收到的信号幅度将出现差别，后端电路就能得到方位、俯仰的角误差信号。图 2. 4 幅度单脉冲天线图 2. 5 相位单脉冲天线二、相位单脉冲幅度单脉冲天线如图2.5所示，按一定间距排布的四个天线在空间形成四个波束，后端电路通过比较四个天线接收到信号的相位大小来得到目标的角误差信号，当目标位于天线轴上时，四个天线接收到的信号的相位完全相等，后端电路将没有输出，当目标偏离天线轴时

原理图,单脉冲天线,相位

图 2. 4 幅度单脉冲天线图 2. 5 相位单脉冲天线二、相位单脉冲幅度单脉冲天线如图2.5所示，按一定间距排布的四个天线在空间形成四个波束，后端电路通过比较四个天线接收到信号的相位大小来得到目标的角误差信号，当目标位于天线轴上时，四个天线接收到的信号的相位完全相等，后端电路将没有输出，当目标偏离天线轴时，四个天线接收到的信号相位将出现差别，后端电路就能得到方位、俯仰的角误差信号。一个面平面内对幅度的大小进行比较，另一个平面内对相位的长短进行比较。通过上面馈电原理图，单脉冲天线合成后将输出“和”信号、方位“差”信号、俯仰“差”信号三个信号，也就是说可以将天线分成和”波束、方位“差”波束、俯仰“差”波束三个波束

【参考文献】