电磁干扰是继陆地、海洋、空、天之外,保障祖国稳定和领土安全的第五种方法,其中雷达干扰是其主要的内容之一。本论文在应用与航空平台的构思下,设计一种“智能蒙皮”阵列天线系统为背景的雷达干扰信号集成装置。从国防建设的角度来看,本课题有着相当大的实际应用价值。本论文的设计思路和创新点如下:1、本文旨在完成一个可大范围扩充功率的雷达干扰设备。一般航空器存在严重的装备的占用空间、载重和能量消耗的限制,特别是无人机,采用传统的集中式功率发射机会限制功率的输出。本文立足于有源相控阵的基础,不仅能够采用空间功率合成的形式,以达到雷达干扰的功率标准,同时装置的耗能明显降低,通过对波束的控制让能量集中在想要的方位或空间里,实现精准干扰的目标,改良当前波束定指向特定方位并存能量损耗的弊端。国外大量文献报道,新一代干扰装置已初露端倪,而宽带相控阵设备恰是核心组成。本文参考了相控阵雷达的知识,依雷达干扰装置的特征和要求将其付诸实践,让人受益匪浅。2、研发了一个数字功率移相发射模块配备相应同步的时钟树的S波段有源相控阵体系,将天线阵面和数字功率移相发射模块靠近组装匹配,实现有源相控天线阵面。每个天线单元参考相同时钟树扇出的时钟,各天线单元的相位能够单独调节。整个天线阵面拥有简单的操作和精简的结构,阵元规模易于扩充,扩充后的同步时钟树的偏斜指标如果控制得当,便能够获得理想的功率合成效率和良好的波束合成。本设计解决了功率分配带来损耗和移相网络复杂度的问题,也降低了功率分配和移相带来的能量损失。3、研发完成了一个高精度相位、高分辨率、幅度可调节的宽带RF天线数字功率移相发射模块。频率范围150MHz~4.4GHz,相噪优于-87dBc/Hz@10k,实现以12bit依据360°相角、可以4096分辨率高精密度的相较于参考时钟的相位调控,拥有0.5dB功率分辨率,功率的调节范围为24.5dB,线性输出功率0.5W(27dBm),饱和输出功率1W(30dBm)。模块体积为35mm×35 mm×10mm中,内部集成了多样功能,设计中考虑了屏蔽功能,也优化了电路的射频一体化功能,拥有精密的组装,方便应用于蒙皮。4、整体设计参考智能蒙皮的构架设计。智能蒙皮一般为薄片状天线系统,它可和应用的航天器外部的形状共形,内部装配微小的辐射器和相关的接收机、发射机、波束形成器等装置,本文旨将天线阵面、微型电子设备、物理架构和系统的集成一体化,采用先进的装配技术来完成设计。5、因为设计中的天线阵面为相互独立的相位和功率的控制,所以阵面规模可轻松扩展,每当天线单元的数量扩展时,功率孔径积相应可观地增加。选取合适的扁平装配方法,可以在维持同等厚度的前提下,让智能蒙皮的面积随天线阵元数目的增多而扩充。整个天线系统的主要组成成分有:微带天线阵元、天线数字功率移相发射模块组、同步的时钟树、数控幅相加权模块、上位机和相应散热设备。本文设计的样机规模:天线阵列4×4,数字功率移相发射模块组2×8,散热方式为液冷,智能蒙皮的面积为400×300mm~2,厚度15~20mm。系统设计总体指标:工作在3.8~4.0GHz频带内,天线阵面增益18dB,功放功耗32W上下,无失真下等效的辐射功率为500W,空间功率合成效率70%。