大型宽带射频仿真系统校准技术研究

论文摘要

随着导弹制导雷达技术的发展,对射频仿真系统的要求也在不断提高,射频仿真系统向宽频带、多目标、大型化方向发展。由此带来了系统复杂性的增加,校准难度增大。如何在有限的时间内完成必要的测试,并对误差进行消除和修正,最终保证整个系统的精度符合设计要求,是一个具有挑战性的任务。本论文依托北京某研究所大型宽带射频仿真系统项目,对校准技术进行了深入研究。该研究对于大型宽带射频仿真系统的校准具有普遍的指导意义。本文首先介绍了大型宽带射频仿真系统的工作原理和以提高目标定位精度为目的的阵列校准技术。并对校准系统的工作原理与构成进行了介绍,并对其中各个模块的性能进行了分析。为了对目标定位误差进行修正,需要对各种误差来源以及误差对目标精度的影响进行分析。本文从目标阵列馈电系统和校准接收系统两个方面对系统误差进行了理论分析,讨论了射频馈电系统误差对三元组合成目标精度的影响,以及校准接收系统中可能存在的误差。并对微波暗室中的多径效应对接收信号的影响进行了分析。然后本文从校准方案设计的角度,对校准系统中的各个校准环节的功能及实现方案进行了详细的分析与论述,在此基础上设计了各个校准环节的流程图,为整个阵列校准提供了一个较为完备的方案。最后,根据不同频段近场误差的不同表现,提出了两种误差模型,并设计了相应的阵列控制修正算法。考虑到大型宽带射频仿真系统的特点,在误差模型的建立时,避免了全阵面扫描测量的方式,有效的减少了测试工作量,提高了测试的灵活度。经过验证,这两种修正算法对系统定位精度有良好的修正效果,最终通过了项目的验收。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 射频仿真技术概论
• 1.2 课题研究作用与意义
• 1.3 论文主要内容及章节安排
• 第二章 射频仿真系统原理
• 2.1 射频仿真系统的组成
• 2.2 目标与干扰天线阵列
• 2.3 射频馈电控制系统
• 2.4 雷达目标模拟系统
• 2.5 计算机控制系统
• 2.6 校准系统
• 2.7 本章小结
• 第三章 校准系统原理与构成
• 3.1 机械校准装置
• 3.2 电气校准装置
• 3.2.1 射频信号生成系统
• 3.2.2 校准接收机系统
• 3.2.3 校准控制计算机
• 3.3 本章小结
• 第四章 目标定位精度误差分析
• 4.1 目标阵列及馈电系统的误差分析
• 4.1.1 目标定向公式的研究
• 4.1.2 三元组目标幅度重心公式
• 4.1.3 三元组目标合成相位误差分析
• 4.1.4 三元组目标合成幅度误差分析
• 4.2 校准接收系统的误差分析
• 4.2.1 测角公式中的近似法导致的误差
• 4.2.2 接收机天线安装位置导致的误差
• 4.2.3 转台机械安装误差导致的误差
• 4.3 多径效应误差分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 机械校准与电气校准方案设计
• 5.1 机械校准方案设计
• 5.2 电气校准原理
• 5.3 器件校准方案方案设计
• 5.3.1 数控衰减器、移相器误差特性
• 5.3.2 功率放大器误差特性
• 5.3.3 器件性能补偿方案
• 5.4 幅相一致性校准方案设计
• 5.5 目标定位精度测试方案设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 近场修正方案设计
• 6.1 近场误差概述
• 6.2 基于坐标分量的误差分析与修正方案设计
• 6.2.1 基于坐标分量的误差特性分析
• 6.2.2 修正算法设计
• 6.2.3 修正效果与总结
• 6.3 基于三元组的误差分析与修正方案
• 6.3.1 基于三元组的误差特性分析
• 6.3.2 修正算法设计
• 6.3.3 修正效果与总结
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文