海事雷达应答机的设计

论文摘要

搜救雷达应答器(SART)是一种广泛应用于船舶的设备。它平时处于待机状态,接收到搜救信号以后,就进入工作状态。接收到搜救船舶或搜救飞机上的X波段导航雷达发出的搜救信号后,它会立刻发射给搜救雷达一个应答信号,将遇险船舶的方位显示到搜救雷达的屏幕上。这样,海事搜救人员就能够尽早确定遇险船舶位置,使得搜救时间大为减少,从而有效地减少海难事故的造成的人员伤亡和财产损失,提高了海事搜救的效率。目前SART主要生产商主要集中在欧美及日韩等国家,我国处于相对落后的状态。因此研究设计搜救雷达应答器是很有必要的。本文首先讲述了SART在GMDSS系统中的作用以及SART在国内外的发展状况。然后讲述了SART的工作原理、设计方案以及文章的主要工作。文章第二章讲述SART设计方案以及方案中每一部分的实现方法和指标;第三章讲述了天线部分的设计,采用波导裂缝阵天线来实现了一个增益不小于5dB,垂直波瓣宽度不小于±12.5°的水平全向天线。第四章讲述了收发组件的设计,主要工作是采用分立器件NE3210S01设计了一个增益大于13dB,噪声系数小于1.8的低噪声放大器以及采用微带分支线的二阶混合电桥进行功率分配以及合成的双平衡功率放大器及其配套电源,功放的增益大于16dB,输出功率大于28dBm;第五章是控制功能的实现方法的设计,就是通过对FPGA进行编程,使其按照控制代码的要求进行工作,本文选用了ALTERA公司的EP2C5T144C8型FPGA进行设计,并通过配套的软件Quartus II进行布线和布线后仿真,实现了要求的工作方式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 引言
• 1.2 SART 的作用
• 1.3 开发SART 的意义
• 1.4 SART 的主要指标
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 SART 的基本理论
• 2.1 SART 的工作原理
• 2.2 SART 的实现方案
• 第三章 天线部分的设计
• 3.1 波导缝隙阵天线概述
• 3.2 波导缝隙阵天线理论分析
• 3.2.1 波导缝隙基本概念
• 3.2.2 波导缝隙的电参数的计算方法
• 3.2.3 波导纵向缝隙电参数
• 3.2.4 缝隙阵列天线
• 3.2.5 谐振线阵天线的设计方法
• 3.3 波导缝隙阵天线的仿真设计
• 3.3.1 天线性能
• 3.3.2 设计方案
• 3.3.3 天线的仿真
• 3.3.4 仿真结果
• 3.4 小结
• 第四章 收发组件的设计
• 4.1 限幅器和包络检波器
• 4.1.1 限幅器
• 4.1.2 包络检波器
• 4.2 低噪声放大器
• 4.2.1 低噪声放大器的主要性能指标
• 4.2.2 静态工作点的选择
• 4.2.3 放大器的S 参数
• 4.2.4 等噪声圆和等增益圆
• 4.2.5 输入端匹配
• 4.2.6 输出匹配
• 4.2.7 采用实际器件的仿真
• 4.3 脉冲整形电路的设计
• 4.3.1 脉冲整形电路工作原理
• 4.3.2 脉冲整形电路仿真结果
• 4.4 VCO 部分
• 4.5 功率放大器部分
• 4.5.1 微带双支节混合电桥
• 4.5.2 功率分配合成网络的设计
• 4.5.3 功率放大器的选择
• 4.6 电源部分
• 4.7 电路调试
• 4.8 小结
• 第五章 控制器部分的设计
• 5.1 功能概述
• 5.2 FPGA 概述
• 5.2.1 FPGA 的结构与特点
• 5.2.2 VHDL 硬件设计描述语言
• 5.2.3 FPGA 的选择
• 5.2.4 FPGA 的开发流程
• 5.3 设计方案
• 5.3.1 各个分频模块的设计
• 5.3.2 系统状态判定模块的设计
• 4.3.3 方波输出模块的设计
• 5.3.4 各控制模块的实现
• 5.3.5 整体模块的调试
• 5.4 小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的成果