本文關(guān)鍵詞：相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)原理與角度測量研究

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【摘要】：相控陣天線以其快速的波束掃描能力等特點,在角跟蹤系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。“相控陣衛(wèi)星自跟蹤系統(tǒng)”是針對導彈等高速運動平臺與中繼衛(wèi)星之間穩(wěn)定的雙向信息傳輸需求,開展彈載平臺二維有源相控陣衛(wèi)星自跟蹤技術(shù)的研究。在自跟蹤系統(tǒng)中二維角度快速測量是其關(guān)鍵技術(shù)之一,角度搜索/捕獲過程,角度跟蹤過程都要應(yīng)用到角度測量,角度測量精度直接影響到角度跟蹤精度。結(jié)合項目需求,本文側(cè)重對自跟蹤系統(tǒng)中二維角度快速測量算法進行詳細的論述與研究,并完成微波暗室實驗,實驗驗證了二維角度快速測量算法的可行性和有效性,主要工作包括以下幾點:(1)對相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)方案進行設(shè)計,給出自跟蹤系統(tǒng)硬件架構(gòu),數(shù)據(jù)處理流程和系統(tǒng)工作流程。然后對方案中幾個關(guān)鍵過程進行簡要闡述,包括:角度搜索/捕獲過程,角度跟蹤過程,系統(tǒng)工作時序。(2)對相控陣天線原理進行介紹,對相控陣平面陣列進行分析,并對天線的波束控制進行闡述;研究項目應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù):數(shù)字移相器虛位技術(shù),同時分析數(shù)字移相量化誤差給系統(tǒng)帶來的影響。(3)對二維角度測量算法進行論述,明確系統(tǒng)陣列形式和坐標系定義,給出二維角度測量算法的推導,處理方法分為直接法和間接法,對本系統(tǒng)所用方法進行說明。然后對測角算法進行仿真,分為理想情況和非理想情況。在理想情況下考慮SNR、快拍數(shù)、入射角度對測向精度的影響;在非理想情況下考慮幅相不一致對測角精度的影響,同時對幅相誤差來源進行分析。(4)對二維角度測量算法進行微波暗室實驗。對實驗所用數(shù)據(jù)采集硬件和接收天線安裝方式進行介紹;然后說明實驗操作方法以及數(shù)據(jù)處理方法。通過比對理論值和測量值,分析二維測角方法的可行性。通過五組不同實驗數(shù)據(jù),驗證了方位角、俯仰角的測角精度,在不同碼速率和不同發(fā)射功率下對測角誤差的影響,系統(tǒng)的穩(wěn)健性。通過實驗可知實際測量與理論分析相符,進而驗證了測角算法的正確性和可行性。
【關(guān)鍵詞】：相控陣天線 自跟蹤 角度測量 虛位技術(shù)
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN821.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 研究背景與意義11
• 1.2 研究動態(tài)與發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.3 主要工作及內(nèi)容安排14-16
• 第二章 系統(tǒng)架構(gòu)與總體方案設(shè)計16-26
• 2.1 系統(tǒng)框圖與流程16-20
• 2.1.1 系統(tǒng)硬件框圖16-17
• 2.1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程17-19
• 2.1.3 系統(tǒng)工作流程19-20
• 2.2 總體方案設(shè)計20-25
• 2.2.1 角度搜索/捕獲過程20-23
• 2.2.2 角度跟蹤過程23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 相控陣天線波束控制與虛位技術(shù)研究26-37
• 3.1 平面陣列和波束控制27-30
• 3.2 虛位技術(shù)研究30-36
• 3.2.1 波束躍度30-31
• 3.2.2 數(shù)字移相器虛位技術(shù)31-35
• 3.2.3 數(shù)字移相量化誤差的影響35-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第四章 相控陣天線比相法角度測量仿真研究37-64
• 4.1 陣列形式與坐標定義37-38
• 4.2 二維測角算法38-41
• 4.2.1 二維測角直接法38-39
• 4.2.2 二維測角間接法39-40
• 4.2.3 系統(tǒng)實際處理方法40-41
• 4.3 仿真實驗驗證41-42
• 4.3.1 基本思想41-42
• 4.3.2 仿真流程42
• 4.4 理想情況下的測角仿真42-47
• 4.4.1 理想情況下測向精度隨SNR變化情況42-44
• 4.4.2 理想情況下測向精度隨快拍數(shù)變化情況44-45
• 4.4.3 理想情況下側(cè)向精度隨入射角變化情況45-47
• 4.5 非理想情況下的仿真結(jié)果47-60
• 4.5.1 只考慮幅度不一致性47-52
• 4.5.2 只考慮相位不一致性52-58
• 4.5.3 幅度和相位誤差都考慮的情況58-60
• 4.6 幅相誤差來源分析60-63
• 4.6.1 數(shù)字式移相器與衰減器的誤差61
• 4.6.2 虛位技術(shù)引入的誤差61-62
• 4.6.3 饋電網(wǎng)絡(luò)的誤差62
• 4.6.4 陣元失效的誤差62
• 4.6.5 其它的隨機誤差62-63
• 4.7 本章小結(jié)63-64
• 第五章 比相法二維角度測量實驗研究64-74
• 5.1 測試方案設(shè)計64-66
• 5.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件介紹64-65
• 5.1.2 接收天線安裝方式65-66
• 5.2 實驗操作與數(shù)據(jù)處理66-67
• 5.2.1 實驗操作說明66
• 5.2.2 實驗數(shù)據(jù)處理66-67
• 5.3 暗室測量結(jié)果與分析67-71
• 5.3.1 俯仰角測角精度實驗驗證67-68
• 5.3.2 不同碼速率對測角誤差影響68
• 5.3.3 不同發(fā)射功率對測角誤差影響68-69
• 5.3.4 系統(tǒng)穩(wěn)健性實驗驗證69-70
• 5.3.5 二維測角精度實驗驗證70-71
• 5.4 實驗測試誤差分析71-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第六章 結(jié)束語74-76
• 6.1 本文工作總結(jié)74
• 6.2 下一步研究方向及內(nèi)容74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-80
• 攻讀碩士學位期間的研究成果80-81

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李相平;張剛;李亞昆;李世忠;;FPGA在相控陣波束控制器中的應(yīng)用[J];電子工程師;2008年01期

2 劉宏偉,張守宏;平面陣線性約束自適應(yīng)單脈沖測角算法[J];電子與信息學報;2001年03期

3 吳國棟;韓冰;何煦;;精密測角法的線陣CCD相機幾何參數(shù)實驗室標定方法[J];光學精密工程;2007年10期

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本文編號：920282