无源相干定位系统天馈分系统的研究与设计

论文摘要

无源相干定位(PCL)系统属于一种无源雷达,它借助外部非协同辐射源对目标实施探测和定位,由于没有电磁能量辐射,因此有利于自身安全,同时它能利用丰富的低频频谱,有利于探测隐身和低空目标,被称为隐形飞机的克星。正因为如此,该定位系统受到了各国的普遍关注和积极研究。天线作为无源相干定位系统的“眼睛”,对系统的性能起着重要的作用。为达到一定的探测距离和定位精度,相控阵天线技术常被用于无源相干定位系统中。本文结合具体的工程项目,对无源相干定位系统天馈分系统进行了较为全面地研究,提出了工程化的设计和实施方案,着重对分系统中的主天线进行了深入研究,并对整个天馈分系统的测试方法进行了详细说明。另外,从技术改进角度考虑,在第二章中对阵列天线的方向图置零技术作了一些介绍和仿真计算。设计出的天馈分系统工作在米波波段,从功能上分为主天线、主天线馈线、波控分机、直达波天线四个部分。主天线是整个天馈分系统的重点和难点,采用了双波束方位面同步扫描相控阵天线体制。主天线在方位面上进行低副瓣设计,在俯仰面上进行余割平方赋形设计,由256个对数周期偶极子天线组成32×8单元面阵,天线单元按三角形排列。整个主天线尺寸约20×12m,增益28dB,波束可在方位面±30°范围内扫描。经系统联试,天馈分系统性能满足总体使用需求。本文涉及的理论知识主要包括相控阵天线的基本原理、馈线技术、波束控制技术和阵列方向图综合技术等,涉及的工程问题主要包括天线单元的仿真设计、馈线布局、结构设计和天线外场测试技术等。希望本文能给更正在从事或将要从事无源相干定位系统设计和相控阵天线设计的工程师们提供参考和帮助!

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 论文工作的目的和意义
• 1.2 国际国内研究状况和进展
• 1.2.1 无源雷达技术的发展
• 1.2.2 相控阵天线技术的发展
• 1.3 论文的主要内容和工作
• 第二章 相控阵天线基本理论和技术
• 2.1 相控阵天线基本原理
• 2.1.1 均匀直线阵列的方向图
• 2.1.2 均匀直线阵列的基本特性
• 2.2 相控阵天线的馈线系统
• 2.2.1 相控阵天线的馈电方式
• 2.2.2 多波束的形成
• 2.2.3 波束最小跃度
• 2.2.4 接收系统噪声系数的计算
• 2.3 阵列天线的低副瓣设计
• 2.3.1 幅度加权网络
• 2.3.2 加权函数的设计
• 2.4 阵列天线的余割平方赋形设计
• 2.5 相控阵天线的波束置零技术
• 2.6 本章小结
• 第三章 天馈分系统的设计与实现
• 3.1 系统需求分析
• 3.1.1 阵列天线在 PCL系统中的重要性
• 3.1.2 天馈分系统技术指标
• 3.2 天线单元设计
• 3.2.1 单元选择
• 3.2.2 对数周期偶极子天线设计
• 3.2.3 天线单元的仿真与测试
• 3.3 馈线系统设计
• 3.3.1 主天线馈线系统
• 3.3.2 主天线馈线布局
• 3.3.3 直达波天线馈线系统
• 3.3.4 天馈分系统主要元器件性能及器件一览表
• 3.3.5 天馈分系统结构设计
• 3.4 系统设计分析
• 3.4.1 移相器精度对天线副瓣的影响
• 3.4.2 单元损坏和误差对天线性能的影响
• 3.4.3 方向图仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 天馈分系统的测试与分析
• 4.1 闭环测试
• 4.1.1 俯仰面赋形设计预估
• 4.1.2 方位面低副瓣设计预估
• 4.2 缩比模型
• 4.3 天线阵的外场测试
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 未来的方向
• 参考文献
• 致谢