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射频仿真系统目标阵列高精度设计与校准

作　者: 魏仲民
导　师: 潘明海；朱根才
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 射频仿真 球面天线阵列 微波馈电电路 目标定位精度 天线阵列校准
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 53次
引　用: 8次
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内容摘要


在各种新体制雷达系统的研制中,采用全数字仿真试验难以模拟真实的电磁、信号环境;采用全实物仿真或外场试验又面临一些难以克服的困难(如很难形成较为逼真的电磁、信号环境,试验周期长、费用高、保密性差、易受气候与环境等因素的影响)。射频仿真技术能有效地弥补全实物仿真或外场试验的诸多不足,试验过程及电磁信号环境均可控制、系统重复性能好,能获得比较全面的试验数据。本文对射频仿真系统中大型目标球面天线阵列的设计、加工工艺及测试方法进行了系统研究,采用FARO激光跟踪仪实现了球面阵列的定位与测量,提高了球面阵的加工精度和天线单元的定位精度。论文对球面天线阵列的馈电网络进行了设计与分析,实现了宽带目标(1~18GHz)、干扰通道的馈电电路及馈电控制系统。雷达系统具有较大的天线口径尺寸和宽带发射信号等特点,其射频仿真中通过对天线阵列进行误差补偿、系统校准来提高系统性能,本文对宽带天线阵列的校准方法进行了较为深入的研究,并设计实现了某型号射频仿真系统的高灵敏度、宽动态范围、高隔离度性能的专用校准装置。论文还讨论了球面天线阵列目标定位精度的其它影响因素与解决问题的方法,推导近场效应与目标定位精度的关系式,并进行了仿真分析;利用散射矩阵方法对相邻天线单元之间的互耦问题进行了分析与仿真研究。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-15
  1.1 概述  11-12
  1.2 射频仿真技术的研究现状  12-13
  1.3 课题研究背景及意义  13-14
  1.4 本文各章节的安排  14-15
第二章 大型球阵面天线阵列高精度设计与机械校准  15-23
  2.1 目标球阵面天线位置的理论计算  15-16
  2.2 目标球阵面模具设计及测量  16-18
    2.2.1 模具制造工艺  16
    2.2.2 FARO 激光跟踪仪测量原理  16-18
    2.2.3 球阵面模具的测量及其修正  18
  2.3 目标球阵面天线位置的激光定位  18-20
    2.3.1 球阵面CAD 模型  18-19
    2.3.2 定位装置设计  19-20
    2.3.3 激光导航定位  20
  2.4 光学校准  20-21
  2.5 测量结果精度分析  21-22
  2.6 小结  22-23
第三章 目标阵列馈电控制系统的设计  23-34
  3.1 目标阵列馈电系统组成  23-24
  3.2 馈电功率链路计算  24-25
  3.3 开关矩阵的实现  25-26
  3.4 目标与干扰通道设计  26-28
    3.4.1 目标通道设计  26-28
    3.4.2 干扰通道设计  28
  3.5 馈电控制系统  28-32
    3.5.1 馈电控制系统控制量计算  28-29
    3.5.2 目标角度的控制算法与仿真  29-32
  3.6 小结  32-34
第四章 校准系统设计及其实现  34-49
  4.1 校准系统组成及工作原理  34-38
    4.1.1 校准系统组成  34-36
    4.1.2 校准系统工作原理  36-37
    4.1.3 校准方法  37-38
  4.2 校准系统的实现  38-43
    4.2.1 矢量网络分析仪的控制  38-41
    4.2.2 信号源的控制  41-42
    4.2.3 校准计算机与主控机间通信  42-43
  4.3 校准系统性能测试及精度分析  43-48
    4.3.1 校准系统的性能测试  43-44
    4.3.2 校准系统精度分析  44-48
  4.4 小结  48-49
第五章 目标阵列精度与误差分析  49-61
  5.1 近场效应分析  49-53
    5.1.1 三元组近场和天线近场  49
    5.1.2 近场定位误差  49-52
    5.1.3 仿真结果分析  52-53
  5.2 天线单元互耦分析与仿真  53-57
    5.2.1 天线单元互耦分析  53-54
    5.2.2 单个喇叭天线的仿真分析  54-55
    5.2.3 两天线单元之间耦合的仿真分析  55-57
  5.3 幅相误差的补偿  57-60
    5.3.1 幅相误差分析  57-59
    5.3.2 衰减器、移相器的误差补偿  59-60
  5.4 小结  60-61
第六章 总结  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
在学期间的研究成果及发表的学术论文  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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