射電望遠鏡在天文學中起著關(guān)鍵性的作用,500米口徑球面射電望遠鏡(FAST: Five-hundred-meters Aperture Spherical Telescope)將是世界上最大的、靈敏度最高的射電天文望遠鏡。對射電望遠鏡來說,最重要的性能是波束掃描的有效視場,相控陣饋源(PAF:Pashed Array Feed)可以同時形成多個波束,有效地擴大視場,提高掃描速度,是下一代射電望遠鏡的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文主要研究了相控陣系統(tǒng)的模型建立和優(yōu)化設(shè)計。首先,分析了各模塊的結(jié)構(gòu)和工作原理,對反射面建模、焦面場分析和最大信噪比波束形成算法進行了研究。分析了系統(tǒng)信號模型,并在此基礎(chǔ)上完成了各系統(tǒng)性能參數(shù)的推導(dǎo)。其次,詳細介紹了幾種阻抗匹配的方法原理及實現(xiàn)過程,由于相控陣饋源與低噪放(LNA:Low Noise Amplifier)之間的阻抗不匹配會大大地增加射電望遠鏡的系統(tǒng)噪聲,從而導(dǎo)致波束靈敏度下降,視場變窄,為了解決這個問題,需要采用阻抗匹配技術(shù)。本文提出了MATLAB-HFSS聯(lián)合仿真方法,解決了動態(tài)阻抗和數(shù)字波束形成系數(shù)循環(huán)依賴的難題,并和其他幾種阻抗匹配結(jié)果進行了比較,驗證了阻...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１三個射電望遠鏡的相控陣饋源??ＡＳＫＡＰ陣列是一種在地平面上１／４波長處的印刷電路基板上以國際象棋棋盤狀連??

幾個重要的工程都在從事射電望遠鏡的ＰＡＦ研究，例如荷蘭的ＡＳＴＲＯＮ工??作組澳大利亞ＣＳＩＲＯ的ＡＳＫＡＰ工作組［１４］和美國的ＢＹＵ／ＮＲＡＯ工作組??他們研發(fā)的相控陣饋源如圖１．１所示。??翁闘＿??（ａ）：?ＡＳＫＡＰ?陣列?（ｂ）：?ＡＳＴＲＯＮ?陣列?（ｃ）：?ＢＹＵ....

圖２．１?ＰＡＦ系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)示意圖??圖２．１是ＦＡＳＴ－ＰＡＦ系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)示意圖，包括反射面天線、相控饋源陣、接收機、??數(shù)字波束形成網(wǎng)絡(luò)四個模塊

?；??圖２．１?ＰＡＦ系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)示意圖??圖２．１是ＦＡＳＴ－ＰＡＦ系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)示意圖，包括反射面天線、相控饋源陣、接收機、??數(shù)字波束形成網(wǎng)絡(luò)四個模塊。首先來自不同角度的天空電磁波入射到拋物面上，經(jīng)拋物??面反射后，匯聚于焦點附近。位于焦平面上的相控饋源陣，接收此反射信號并....

圖２．１２系統(tǒng)信號電壓模型??（２）干擾信號電壓自相關(guān)矩陣??

其中ｇ是接收機的增益，令Ｑ?＝?】定義為陣列開路電壓和接收機輸出電壓??的轉(zhuǎn)換矩陣，如圖２．１０所示。一般的低噪放設(shè)計會把低噪放放在離天線盡可能的近的位??置，這是為了減少接收機其他部分引起的噪聲，因為放大器有很大的正向增益，反方向??有很大的隔離。??２．１．５?ＦＡＳＴ的波束....

圖3.1LNA二端口網(wǎng)絡(luò)模型

影響最大的是接收機噪聲［５４］，接收機噪聲主要是由于低噪放和相控陣的不匹配引起的，??因此實現(xiàn)低的系統(tǒng)噪聲，必須完成陣列和低噪放之間的阻抗匹配。??將低噪放等效為無噪聲網(wǎng)絡(luò)和等效噪聲源的連接，其中等效噪聲源為噪聲電流源人??和噪聲電壓源）／？，如圖３．１所示。噪聲電流源／？可以分....

本文編號：4017129