基于AD9371的Ku波段数字化T/R组件研究

发布时间：2022-09-30 13:59

　　T/R组件是相控阵系统的核心。第三次工业革命以来,相控阵系统广泛应用于航空航天、国防军事和移动通信等领域。21世纪是第四次工业革命即将到来的时代,这对相控阵系统提出了更高的要求。数字化、智能化和小型化是相控阵系统未来发展的方向,而实现这些的关键在于发展相控阵系统的核心——T/R组件。针对T/R组件的数字化和小型化的发展需求,本文基于高集成度的宽带射频收发芯片AD9371,结合I/Q变频技术和锁相环技术,研制了一套四通道Ku波段数字化T/R组件。该数字化T/R组件包括软件无线电部分（AD9371）、Ku波段射频链路、时钟与本振和电源四大部分。2片AD9371将来自JESD204B接口的数字信号转换成4个通道的L波段射频信号;Ku波段射频链路通过放大、I/Q混频和滤波,实现L波段射频信号和Ku波段射频信号之间的频谱搬移;时钟与本振能产生高品质的时钟信号和本振信号,并实现T/R组件之间的同步功能;电源部分将12V主电源转换成各个部分需要的电源,为各个部分供电。本文从首先介绍了数字化T/R组件研究背景和发展状况。接着介绍了数字化T/R组件用到的理论基础,包括相控阵、模数转换、混频器、锁相环和传... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 论文的结构安排
第二章 相控阵T/R组件相关理论
    2.1 相控阵对T/R组件的要求
    2.2 T/R组件的实现
        2.2.1 模拟的T/R组件
        2.2.2 数字化T/R组件
    2.3 采样同步和相位同步
        2.3.1 采样定理
        2.3.2 带通采样
        2.3.3 数字采样同步
        2.3.4 射频相位同步
    2.4 锁相环频率合成技术
        2.4.1 锁相环基本结构
        2.4.2 锁相环数学模型
    2.5 镜像抑制变频器原理
        2.5.1 混频基本原理
        2.5.2 I/Q混频器原理
    2.6 传输线理论
        2.6.1 传输线方程
        2.6.2 传输线阻抗
    2.7 本章小结
第三章 Ku波段数字化T/R组件设计
    3.1 T/R组件总体指标
    3.2 T/R组件总体方案
    3.3 射频链路设计
        3.3.1 射频链路方案
        3.3.2 I/Q上变频电路
        3.3.3 I/Q下变频电路
        3.3.4 信号转换电路
        3.3.5 发射滤波电路
        3.3.6 低噪声放大电路
        3.3.7 时分切换电路
    3.4 AD9371电路设计
        3.4.1 AD9371电路结构
        3.4.2 AD9371电源接口电路
        3.4.3 AD9371数字接口电路
    3.5 时钟和同步设计
        3.5.1 多T/R组件同步
        3.5.2 时钟和本振
        3.5.3 JESD204B时钟电路
        3.5.4 射频本振电路
    3.6 电源和上电时序设计
        3.6.1 电源方案
        3.6.2 AD9371电源电路
        3.6.3 射频和时钟电源电路
        3.6.4 上电时序控制电路
        3.6.5 电源检测电路
    3.7 其他电路设计
        3.7.1 FMC接口电路
        3.7.2 SPI总线电路
        3.7.3 FRU EEPROM电路
    3.8 印刷电路板设计
        3.8.1 叠层和工艺
        3.8.2 布局和布线
        3.8.3 信号完整性
        3.8.4 电源完整性
        3.8.5 安装和散热
    3.9 本章小结
第四章 Ku波段数字化T/R组件测试
    4.1 AD9371测试
        4.1.1 AD9371发射测试
        4.1.2 AD9371接收测试
        4.1.3 AD9371环回测试
    4.2 Ku波段射频链路测试
        4.2.1 Ku波段发射链路测试
        4.2.2 Ku波段接收链路测试
    4.3 整机测试
        4.3.1 整机发射测试
        4.3.2 整机接收测试
    4.4 本章小结
第五章 结论
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星通信中相控阵天线的应用及展望[J]. 李靖,王金海,刘彦刚,张中海,侯睿.  无线电工程. 2019(12)
[2]PCB高精度特性阻抗影响因素研究[J]. 廖民生,张柏勇,刘光庭.  印制电路信息. 2018(12)
[3]基于LMX2594的K波段频率源的设计与实现[J]. 胡格,王志鹏,文继国.  电子世界. 2018(17)
[4]美军四代战斗机及机载雷达发展现状与趋势[J]. 曲珂,魏雁飞,刘丹.  航天电子对抗. 2017(03)
[5]铺路爪远程预警雷达工作特性分析[J]. 张洪涛,张银河,李斌.  飞航导弹. 2011(06)
[6]3G数字基站射频拉远CPRI规范的实现[J]. 王彦,倪琰,蒋伟,朱晓维.  移动通信. 2007(Z1)
[7]相控阵雷达数字T/R组件研究[J]. 吴曼青,靳学明,谭剑美.  现代雷达. 2001(02)

硕士论文
[1]一种基于AD9371的SDR硬件平台[D]. 张仁良.中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) 2019
[2]Ku波段双频双极化天线阵的研究[D]. 党雯.西安科技大学 2019
[3]JESD204B协议在Xilinx系列FPGA上的设计与实现[D]. 冯克迁.电子科技大学 2019
[4]GNSS系统中镜像抑制混频器的设计[D]. 李东亚.西安邮电大学 2018
[5]大规模MIMO外部本振的研究[D]. 林波.东南大学 2018
[6]射频拉远数字信号处理板设计与研究[D]. 何元波.电子科技大学 2015
[7]FMC Analog I/O模块接口管理及软件系统设计[D]. 邹雪璐.电子科技大学 2014



本文编号：3683680