本文關鍵詞：寬帶相控陣雷達數(shù)字化技術研究與實現(xiàn)

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【摘要】：寬頻帶相控陣雷達是我國國防現(xiàn)代化建設的重要裝備，，為了實現(xiàn)遠的探測距離，需要相控陣雷達具有大的口徑；為了實現(xiàn)大角度空域覆蓋，需要相控陣雷達具有寬角掃描能力；為了實現(xiàn)空間目標識別，需要相控陣雷達具有高的距離分辨力，即雷達發(fā)射信號要具有大的帶寬。但是，隨著天線口徑和發(fā)射信號帶寬的增加，相控陣雷達的孔徑效應越來越嚴重，若不進行孔徑渡越時間補償，將導致合成后的回波信號能量損失，進而造成雷達探測威力下降。 針對孔徑渡越時間問題，經(jīng)典的解決辦法是在子陣級使用實時延遲線（True TimeDelay，簡稱TTD），但由于延遲線存在體積大、價格高、量化精度低，在寬溫范圍內(nèi)難以做到高精度延時等問題，該解決方法會帶來雷達系統(tǒng)成本、重量和設計復雜度的增加，因此國內(nèi)外雷達設計者致力于尋找替代模擬延遲線的解決方法。以數(shù)字TR模塊為核心部件的數(shù)字化陣列雷達，可以很好地解決上述問題。本文選取數(shù)字化的核心部分數(shù)字TR組件，從以下幾個方面進行研究分析： (1)首先詳細研究了寬帶相控陣雷達存在的問題，并對現(xiàn)有的解決方法進行了分析。詳細討論了相控陣天線的窄帶特性、孔徑效應、以及對雷達信號帶寬的限制。簡要介紹了傳統(tǒng)模擬補償方法的弊端。 (2)研究了寬帶相控陣雷達數(shù)字化的關鍵技術，包括系統(tǒng)框架設計，發(fā)射采用直接chirp信號生成（DDCS）算法和高速率FPGA+DAC的結構實現(xiàn)，接收采用數(shù)字化接收機進行數(shù)字去斜和數(shù)字下變頻處理；又討論了系統(tǒng)多通道同步技術以及后續(xù)的數(shù)字信號處理算法。 (3)研究了數(shù)字T/R模塊的詳細設計，包括系統(tǒng)架構和各模塊的軟硬件設計。系統(tǒng)主要由數(shù)字TR板、光纖收發(fā)板、PCIE采集板和電源轉(zhuǎn)換板四部分組成。最后結合實際的硬件系統(tǒng)平臺，對提出的信號處理算法和孔徑渡越時間的數(shù)字補償方法進行實驗驗證。
【關鍵詞】：寬帶相控陣 孔徑渡越時間 數(shù)字T/R 數(shù)字補償
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN958.92
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-11
• 1.2.1 數(shù)字 TR 組件發(fā)展前景10-11
• 1.2.2 數(shù)字波束形成技術的研究現(xiàn)狀11
• 1.3 本文研究內(nèi)容及結構安排11-13
• 第2章 寬頻帶相控陣雷達關鍵問題研究13-21
• 2.1 相控陣天線的窄帶特性13-14
• 2.2 相控陣天線的孔徑效應14-16
• 2.3 孔徑渡越時間對雷達信號瞬時帶寬的限制16-17
• 2.4 孔徑渡越時間對 LFM 信號調(diào)頻速率的限制17-19
• 2.5 寬帶相控陣雷達傳統(tǒng)解決方案19-20
• 2.6 本章小結20-21
• 第3章 寬頻帶相控陣雷達數(shù)字化關鍵技術21-47
• 3.1 數(shù)字波束形成21-24
• 3.2 孔徑渡越時間數(shù)字補償24-30
• 3.2.1 LFM 信號的特殊處理25-29
• 3.2.2 非線性調(diào)頻信號高精度數(shù)字延時29-30
• 3.3 寬帶信號直接數(shù)字產(chǎn)生30-31
• 3.4 數(shù)字化接收機31-32
• 3.5 高精度系統(tǒng)同步32-37
• 3.5.1 時鐘同步33-34
• 3.5.2 觸發(fā)同步34-36
• 3.5.3 并行化同步36-37
• 3.6 通道間相位一致性補償方法37-41
• 3.6.1 中頻補償方法37-39
• 3.6.2 射頻補償方法39-41
• 3.7 系統(tǒng)自校準方法41-46
• 3.7.1 陣面集成后誤差提取方法41-45
• 3.7.2 結論45-46
• 3.8 本章小結46-47
• 第4章 寬帶相控陣雷達數(shù)字 T/R 模塊設計47-73
• 4.1 總體架構48
• 4.2 硬件方案設計48-53
• 4.2.1 數(shù)字 TR 板硬件設計48-51
• 4.2.2 光纖接口轉(zhuǎn)換板51-53
• 4.3 軟件方案設計53-70
• 4.3.1 軟件總體設計53-55
• 4.3.2 各模塊設計55-66
• 4.3.3 接口控制板 FPGA 設計66-70
• 4.4 采集帶寬分析70
• 4.5 多通道同步設計70-72
• 4.6 本章小結72-73
• 第5章 寬帶數(shù)字 T/R 模塊實現(xiàn)技術73-83
• 5.1 數(shù)字補償實驗驗證73-77
• 5.1.1 孔徑渡越時間補償73-75
• 5.1.2 通道間一致性數(shù)字補償75-77
• 5.2 高精度延時驗證77-78
• 5.3 數(shù)字波束形成78-81
• 5.4 本章小結81-83
• 第6章 總結與展望83-85
• 參考文獻85-89
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單89-91
• 致謝91

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 文樹梁;寬帶相控陣雷達Stretch處理聚焦波束形成技術[J];航天電子對抗;2004年02期

2 朱慶明;數(shù)字陣列雷達述評[J];雷達科學與技術;2004年03期

3 吳曼青;;數(shù)字陣列雷達的發(fā)展與構想[J];雷達科學與技術;2008年06期

4 林仙立,高小榕;基于分數(shù)延遲的有限沖激響應型梳狀濾波器[J];清華大學學報(自然科學版);2004年12期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 嚴濟鴻;寬帶相控陣雷達波束控制技術研究[D];電子科技大學;2011年

本文編號：579618