DBF雷达系统中射频组件和校正网络的研究

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射频收发组件作为数字波束形成(DBF)雷达系统的前端设备,性能好坏对雷达的作用距离、灵敏度、抗干扰能力等起到关键影响,此外DBF雷达中的收发组件体积受到系统条件的限制。收发组件的一致性也是设计的关键,影响着天线系统的波束性能,因此,校正网络在DBF雷达中是必须的。本文针对DBF雷达系统的射频前端收发组件和校正网络进行了研究。本文的主要工作有:1)收发组件:设计的接收机为超外差式接收机,发射机为线性工作模式。收发通道共用射频端口和两个本振信号,通过SPDT开关控制本振信号来实现收发通道的分时工作。通过对收发通道的各项参数指标的分析,选择了合适的元器件性能来满足系统指标。由于DBF雷达对组件体积的限制,设计上要尽可能的在满足系统指标的同时实现紧凑结构。在结构上收发通道呈上下放置,设计的T/R组件的体积小于120mm×50mm×50mm。同时采用理论设计和ADS仿真软件结合,分析了各项指标的预期结果,其中接收通道增益预期60.2dB,噪声系数小于4dB;发射通道最大发射功率达到1W,杂散均控制在-50dB以下。通过实际制作测试,得到的组件增益在59.6dB,噪声系数3.8dB,发射功率28.4dBm(0.7W),杂散均小于-50dB。2)校正网络:采用威尔金森(Wilkinson)功率分配器实现的。论文中先设计了2×2单元的子网络,首先通过测试比较选定了合适的介质基板厚度,并经过多次测试验证了其稳定性:在中心频点的幅度变化均方根小于0.1dB,相位变化均方根小于2°;频带内幅度变化小于0.3dB,相位变化小于5°。以此为基础最终完成整个10×10校正网路设计。
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