P波段瞬态极化雷达射频分系统研制

论文摘要

瞬态极化新体制雷达对于提高雷达系统在复杂战场环境中的探测性能和感知能力以及在抗干扰、反隐身、反低空突防等方面具有极其重要的军事价值。瞬态极化雷达射频分系统是瞬态极化雷达系统的重要组成部分,其主要功能是探测雷达目标的极化散射特性,同时测得目标的极化散射矩阵的4个参数。论文主要围绕射频分系统的设计展开研究。论文首先讨论了射频分系统的总体结构设计,分析论证了系统的整体指标。射频分系统主体由收发天线阵列和双通道的收发电路组成,收发电路即为发射机和接收机两大功能系统,主要由垂直极化发射/接收通道、水平极化发射/接收通道、频率综合及控制部分和电源部分四部分构成。通过比较计算各种天线形式确定采用八木天线作为天线阵单元,运用电磁仿真软件对收发天线阵列进行了仿真分析,采用特殊的单元八木天线布局和对各天线单元的激励功率实施特定的加权实现了窄波束、低副瓣天线阵列。实物测试的结果与仿真结果也取得了较好的一致性。考虑到电路结构的相似性以及各部分之间连接的方便性,经过仔细地整体布局,将收发电路划分为变频组件、T/R组件、频率合成控制组件、电源组件等模块进行研制。重点阐述了混频器、滤波器、放大器和频率合成器的设计过程。系统整体性能的测试结果是系统技术水平的主要标志。论文阐述了实际测试中使用的测试方法和测试仪表,力求使测试结果能更准确和更真实地反映出射频分系统的实际性能和质量。最终研制实现的瞬态极化雷达射频分系统不仅具备了实验应用条件还具有极高的性价比。该系统关键技术主要有低副瓣紧凑型天线技术、超低噪声接收机前端设计技术和自动功率平衡技术等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 理论研究动态
• 1.2.2 工程研究动态
• 1.3 论文的主要内容及章节安排
• 第二章 P 波段瞬态极化雷达射频分系统总体设计概述
• 2.1 瞬态极化雷达探测原理简介
• 2.2 射频分系统的构成与设计概述
• 2.2.1 天线阵列设计方案
• 2.2.2 收发电路的设计方案
• 2.2.3 系统电磁兼容设计和影响射频电路性能的主要因素
• 第三章 收发天线阵列设计
• 3.1 天线单元设计
• 3.1.1 八木天线的结构与工作原理
• 3.1.2 八木天线的设计
• 3.2 天线阵列的设计
• 3.2.1 天线阵列设计相关理论基础
• 3.2.2 相邻阵元的互阻抗和互耦分析
• 3.2.3 天线阵关键参数的选择
• 3.3 功分器设计
• 第四章 收发电路设计
• 4.1 收发电路的结构及其各功能组件
• 4.2 变频组件设计
• 4.2.1 变频组件的结构和功能
• 4.2.2 一次变频方案与本振泄漏
• 4.2.3 变频电路的实现
• 4.2.4 滤波器设计
• 4.2.5 中频放大系统设计
• 4.3 频率合成控制组件设计
• 4.3.1 频率合成器的主要电性能指标
• 4.3.2 总体结构
• 4.3.3 频率综合器设计
• 4.3.4 控制器
• 4.4 T/R 组件设计
• 4.4.1 功率放大器设计
• 4.4.2 高速开关设计
• 4.4.3 限幅器设计
• 4.4.4 接收开关
• 4.4.5 接收预选滤波器设计
• 4.4.6 低噪声放大器设计
• 第五章 射频分系统性能测试
• 5.1 射频分系统实物简介
• 5.2 关键技术参数测试
• 5.2.1 天线及天线阵测试
• 5.2.2 收发电路发射机输出功率、通道平衡度测试
• 5.2.3 收发电路接收机双通道幅频特性一致性测试
• 5.2.4 收发电路接收机双通道相频特性一致性测试
• 5.2.5 收发电路接收机射频带宽，中频带宽测试
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果