有源相控陣系統(tǒng)的獨特之處在于它的收發(fā)距離遠、可靠性高并且波束副瓣低,現(xiàn)在已作為相控陣雷達技術(shù)研發(fā)中的主要研究方向之一,相控陣的工作原理是對不同天線單元里信號的幅值和相位進行控制,進而達到對整個合成波束發(fā)射方向的控制。有源相控陣的主要特點是在天線收發(fā)單元后面連接了T/R組件,這可以使相控陣的每一個通道都能獨立實現(xiàn)對電磁波的接收和發(fā)射,本課題的研究設計主要涵蓋有源相控陣射頻前端的硬件電路設計和以FPGA為控制器的程序設計。在設計中根據(jù)課題指標要求,結(jié)合實際安裝空間大小將T/R模塊設計為四路收發(fā)通道模塊,具備發(fā)射功率放大、接收濾波放大、通道校準、模擬移相衰減、設備自檢等功能,使用FPGA達到對有源相控陣的程序控制,完成與前端主機的通信并根據(jù)通信指令解析出相控信息再調(diào)用事先內(nèi)置的移相碼實現(xiàn)對波束方位的準確控制。以往的有源相控陣射頻前端的通道幅相一致性通�？咳斯y試補償,效果不太理想,本課題在相控陣前端的設計中增加校準模塊,通過自動監(jiān)測和上位機控制的方式實時檢查各通道相位差,預期達到對波束相位、幅度、頻率的精確調(diào)控,提高了設備可靠性。本文首先對相控陣技術(shù)的特性以及發(fā)展趨勢進行了描述,然后分析了研... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 理論意義與工程應用價值
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究和發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究和發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容及設計指標
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 設計指標
    1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 系統(tǒng)組成和工作原理
    2.1 有源相控陣技術(shù)綜述
    2.2 相控陣天線掃描原理
    2.3 提高相控陣收發(fā)正確率的方法
        2.3.1 保持相位一致性
        2.3.2 抑制副瓣信號
    2.4 系統(tǒng)工作流程
        2.4.1 接收流程
        2.4.2 發(fā)射流程
        2.4.3 自檢流程
        2.4.4 校準流程
    2.5 本章小結(jié)
第三章 相控陣前端硬件設計
    3.1 前端設計方案
        3.1.1 波束形成網(wǎng)絡
        3.1.2 相控陣天線數(shù)量選擇
    3.2 相控陣前端組件電路設計
        3.2.1 TR收發(fā)電路設計
        3.2.2 和差激勵和功分網(wǎng)絡電路設計
        3.2.3 校準電路設計
        3.2.4 副瓣抑制通道電路設計
    3.3 控制模塊電路設計
        3.3.1 FPGA控制單元
        3.3.2 監(jiān)控單元
    3.4 本章小結(jié)
第四章 控制程序設計與實現(xiàn)
    4.1 功能需求分析
        4.1.1 設計步驟
        4.1.2 實現(xiàn)功能
        4.1.3 工作流程
    4.2 控制程序結(jié)構(gòu)
        4.2.1 信號格式
        4.2.2 信號傳遞方式
        4.2.3 校驗方式
    4.3 收發(fā)控制
    4.4 校準實現(xiàn)
    4.5 檢測功能
        4.5.1 檢波測量
        4.5.2 溫度檢測
    4.6 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)測試
    5.1 系統(tǒng)測試分析
    5.2 測試方法與結(jié)果
        5.2.1 接收通道增益
        5.2.2 移相步進
        5.2.3 通道相位一致性
        5.2.4 發(fā)射峰值功率
        5.2.5 接收譯碼靈敏度及動態(tài)范圍
        5.2.6 天線方位面的方向圖
    5.3 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]論述毫米波有源相控陣天線技術(shù)[J]. 呂東哲.  中外企業(yè)家. 2020(06)
[2]機載有源相控陣雷達關鍵性能指標測試方法[J]. 于鑫,王霞,劉博.  電子質(zhì)量. 2019(12)
[3]基于冗余編碼系統(tǒng)的循環(huán)冗余校驗方法[J]. 夏偉,蔣建金,傅林泰,張磊.  城市軌道交通研究. 2019(08)
[4]有源相控陣天線監(jiān)測與校準研究[J]. 羅琦.  電子世界. 2017(04)
[5]基于DSP+FPGA的星載GNSS-R相控陣天線波束控制系統(tǒng)[J]. 張德平,沈全成,汪慶武,郭世杰.  電腦知識與技術(shù). 2016(16)
[6]相控陣雷達研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 邵春生.  現(xiàn)代雷達. 2016(06)
[7]基于DSP的高速相控陣波束控制器設計[J]. 呂大鑫,馮彩霞,徐曉瑤.  艦船電子對抗. 2014(05)
[8]毫米波有源相控陣射頻前端集成制造技術(shù)[J]. 謝義水.  機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2013(06)
[9]微波集成電路的發(fā)展趨勢[J]. 徐銳敏,陳志凱,趙偉.  微波學報. 2013(Z1)
[10]幅相校準在機載有源相控陣雷達中的應用[J]. 陳翱.  現(xiàn)代雷達. 2012(05)

博士論文
[1]應用于相控陣收發(fā)組件的射頻/微波集成電路設計[D]. 楊小峰.西安電子科技大學 2014
[2]相控陣天線快速測量與校準技術(shù)研究[D]. 尚軍平.西安電子科技大學 2010

碩士論文
[1]Ka波段T/R組件關鍵技術(shù)研究[D]. 方楊佳.電子科技大學 2019
[2]X波段相控陣雷達T/R組件的設計與研究[D]. 高黎文.電子科技大學 2018
[3]有源相控陣天線波控系統(tǒng)設計[D]. 尚仁超.南京理工大學 2015
[4]L波段接收組件小型化設計[D]. 熊錦康.南京理工大學 2010



本文編號：2986967