基于本振移相方案的有源相控阵接收组件研究

发布时间：2020-11-20 17:40

　　 随着无线通信技术的发展,通信中对其所传输信号的要求日益增高,天线技术也随之不断优化革新。相控阵天线具有波束灵活性、自适应模式的优点,并能同时监视跟踪目标,以上特性使其在雷达方面得到了广泛应用。其中有源相控阵因为损耗小、稳定性高等特点使其相对于无源相控阵有着更大的优势与发展前景。而整个有源相控阵研究的关键便是收发组件中的移相电路的设计。因此,本文基于本振移相技术提出并设计了一种工作频率为11.7-12.75GHz卫星频段的16通道有源相控阵接收组件。通过对比分析各种应用于相控阵的移相技术,本文设计了一种将数字频率合成技术(DDS)和锁相环(PLL)相结合的本振移相方案。这种方案能够产生高相位分辨率、低杂散的本振信号,从而进行相位控制。首先对相控阵接收组件中低噪放、滤波器等各电路模块设计,设计中采用NXP公司的TFF1014芯片实现PLL和混频的功能,这种设计方法极大程度简化了电路,缩小了接收板的面积,有利于小型化及电路集成。此外,在接收板中采用4片AD9959芯片提供DDS输出信号,为了保证16通道本振信号的同步,在电路中添加了异或门电路,利用异或门电路和AD9959芯片内部的手动同步模式相结合的方式完成对DDS芯片的同步操作。最后,对基于以上设计方案的有源相控阵实际电路接收组件进行了实现和测试校准。测试结果表明该系统在1.1-2.15GHz的所需中频频带内具有良好的频谱特性。通道增益超过40dB,并且各通道增益差值小于4dB。在设计过程中,本文还提出了一种新的校准方法,该校准方法基于最小二乘法的思想,充分考虑到输出信号中所夹杂噪声的影响,利用该校准方案,对16通道接收板进行了准确高效的相位校准,使得各通道初始相位保持一致。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN958.92
【部分图文】：

第二章 相控阵天线接收组件其他芯片均作为待同步的从芯片。此时配置的主芯片能够在 SYNC_OUT为四分之一系统时钟频率并且脉冲宽度与一个系统时钟相等的脉冲，将该片的 SYNC_IN 管脚，从芯片在自动同步模式时会将 SYNC_IN 管脚输入内部四分频信号进行比较。若信号相位与主设备不同，从芯片内部会自动时钟周期，实现其系统时钟四分频信号的 90°移相，直至从芯片和主芯片9959 的芯片数据手册提供出如图 2-6 所示的利用 AD9510 芯片进行同步的路中，利用 AD9510 为不同的 AD9959 芯片提供相同的输入时钟频率，同输出的 SYNC_OUT 信号利用 AD9510 精密延时，同相的分配给不同从_IN 管脚。由于 AD9510 芯片所能提供的精密延时通道数目较少，从芯片制。

图 2-7 利用异或门实现 DDS 芯片同步电路2-7 所示，本文提出的本振移相的有源相控阵接收组件共使用了 4三片异或门芯片进行同步。同步过程中，两两信号对比，在对两时，要求将这两个芯片的 SYNC_CLK 管脚等长布线至异或门的对信号同步带来的影响。时钟信号经异或门比较后将输出电压发化为数字信号。若两输入信号同相，则经过异或门比较后，输出输入信号存在相位差，则异或门输出高电平。利用单片机循环判信号为高电平，则利用手动软件同步，向 I/O_UPDATE 管脚发K 完成 90°的相移，直至异或门输出的比较信号为低电平时，芯片方式，4 片 DDS 芯片两两同步，直至所有异或门输出电压为低。方案的相位分辨率中采用的AD9959芯片是相位分辨率位数M为14位的DDS芯片， PLL 是利用 25MHz 输入参考频率设计输出 10.6GHz 的本振信号0.6GHz 和 25MHz 的比值。若直接利用 DDS 输出 25MHz 的参考噪声的恶化后整机相位分辨率理论值为：

MGF4941噪声、增益与偏置电流的关系
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨揆;;基于有源相控阵技术的雷达数据通信的分析[J];信息通信;2019年07期

2 罗琦;史冰芸;;风廓线雷达有源相控阵天线研究[J];无线互联科技;2017年03期

3 罗琦;;有源相控阵天线监测与校准研究[J];电子世界;2017年04期

4 刘京然;王星;程嗣怡;赵亮;;有源相控阵天线快速检测系统设计[J];现代雷达;2015年10期

5 谢义水;;毫米波有源相控阵射频前端集成制造技术[J];机电产品开发与创新;2013年06期

6 孟明霞;丁晓磊;丁克乾;赵英华;;低副瓣有源相控阵天线测试方法研究[J];遥测遥控;2011年04期

7 府大兴;黄剑波;吕龙泉;;星载有源相控阵天线总装集成工艺概述[J];电子机械工程;2009年04期

8 宋志行,关宏山,钱海涛,朱志远;机载有源相控阵天线的结构设计[J];雷达科学与技术;2005年03期

9 王贞松,丁丁;星载合成孔径雷达有源相控阵天线研究[J];电子与信息学报;2003年05期

10 王永寿;;有源相控阵天线的开发[J];飞航导弹;1990年12期

相关博士学位论文 前5条

1 康明魁;有源相控阵天线机电热耦合建模、误差分析与优化设计[D];西安电子科技大学;2017年

2 朱杨;船载有源相控阵天线与通信天线的研究[D];西安电子科技大学;2013年

3 丁丁;SAR自聚焦，星载ScanSAR成象和有源相控阵天线研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年

4 徐志;宽带宽角有源相控阵天线单元研究[D];西安电子科技大学;2008年

5 张鹏飞;隐身技术中的雷达截面预估与控制[D];西安电子科技大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 胡博;基于本振移相方案的有源相控阵接收组件研究[D];东南大学;2018年

2 刘双荣;面向服役环境的有源相控阵天线结构补偿方法研究[D];西安电子科技大学;2019年

3 姚斌;新型有源相控阵天线结构设计分析与样机制作[D];西安电子科技大学;2019年

4 汪立富;二维有源相控阵动中通天线控制系统设计与实现[D];电子科技大学;2019年

5 李飞;有源相控阵天线结构响应重构方法研究[D];西安电子科技大学;2018年

6 周云宵;面向机电耦合的有源相控阵天线电性能计算、补偿和集成设计软件[D];西安电子科技大学;2018年

7 李国洲;有源相控阵天线冷板机热联合优化设计研究[D];西安电子科技大学;2015年

8 夏琛海;利用雷达自身设备实现有源相控阵天线监测与校准[D];南京理工大学;2008年

9 刘超;面向机电热耦合的有源相控阵天线结构振动与热分析软件[D];西安电子科技大学;2014年

10 陈世锋;机载有源相控阵天线冷板设计与流热耦合分析[D];西安电子科技大学;2012年

本文编号：2891767