数字阵列天线的阵面监测方法研究

阵面监测是数字阵列天线在阵面测试和工作过程中的重要自检监测手段,阵面监测可检测出数字阵列天线中存在异常的通道,避免这些通道对阵面性能造成影响。文中首先介绍了数字阵列天线的阵面监测原理及分类,并对各种监测类型的应用场景作了分析;然后,详细描述了阵面监测中几种常见的通道故障类型、以及这些故障类型的监测方法和判断依据;最后,结合实际阵面测试,将阵面监测结果与实际通道性能进行比较,证明了该阵面监测方法的有效性,对比阵面监测处理前后的波束形成结果,验证了阵面监测方法对数字阵列天线的作用。     

一种大型分布式阵列雷达频率与相位同步

分布式数字阵列雷达由于其优良的探测性能,是现代预警探测领域未来发展方向之一,为获得分布式和数字阵列体制融合应用的理想探测得益,雷达频率源系统设计范畴已超越了传统频率合成器的概念,相距几十公里预警探测雷达收发系统频率源必须实现远程相参、同步。详细介绍了频率源系统设计,该频率源由频率合成器、微波光电传输与数字阵列单元(DAM)本振时钟分配三部分组成,其中远程微波光电低相噪传输是设计重点,文中最后给出了实验数据和研制结果。     

光纤传输在数字阵雷达中的应用

分析了数字阵雷达的信号特点和传输要求,采用光纤传输技术设计了阵面上下之间的信号传输链路.设计运用数字复接和光波分复用的方法大幅度提高了单纤信道的传输容量,有效解决了数字阵雷达阵面大赶L/Q数据的回传问题;运用电中继与光功率分配相结合的方法实现了上行光信号的传输和广播式发送.设计综合分析了信道数量、带宽、传输距离、延时、抖动等因素对系统性能和扩展的影响.工程实践表明,光传输系统能够有效解决数字阵雷达的信号传输要求.     

数字雷达阵面T/ R 组件故障定位方法研究

数字T/ R 组件是新型数字雷达阵面的关键组成部件,其符合性判别与故障定位是数字雷达阵面批产集成联试的重要环节。结合数字雷达阵面集成联试实际情况,开展了集成手段与方法的研究,分析了T/ R 组件在阵面联试中的故障模式,确定了判断准则,实现了组件判故的自动化处理,形成了典型数据异常故障的排故流程与方法,完善了组件调试平台控制措施,为新型数字雷达阵面工程量产提供了实用参考。     

超大阵面分布式相控阵雷达的自-交叉相位定标方法

针对传统的相控阵雷达定标算法无法适用于超大阵面分布式相控阵雷达的问题,该文提出了自定标、交叉定标相结合的相位定标算法。分析了超大阵面分布式相控阵雷达的误差来源;建立了超大阵面分布式天线阵列在工程约束下的误差模型,详细阐述了自定标和交叉定标的原理和方法,并将该方法从相位单元推广到雷达阵列。最后,对自-相交相位定标算法进行了仿真实验和工程应用。结果表明该算法能大幅提高超大阵面分布式相控阵雷达的主旁瓣电平比。      

相控阵雷达多通道数字收发电路的设计

相控阵雷达的收发分系统多采用全数字阵列体制,收发分系统以数字阵列模块为核心,以搭积木的方式构筑雷达的有源天线阵面,每个阵列单元均包含完整的数字化收发通道。针对这种技术需求,提出了一种应用于相控阵雷达数字阵列模块(DAM)内多通道数字收发的电路设计,分别从数字收发系统及数字收发电路的工作原理、器件选择、电路设计等方面进行了详细阐述,重点在高速PCB数模混合电路设计电磁兼容方面分享了工程实践经验,最后提供了主要指标测试结果。     

数字化子阵天线及通道指标测试方法研究

伴随着雷达技术的飞速发展,数字化相控阵天线开始广泛运用于各种相控阵雷达当中;阵列规模的大型化促成了子阵技术的出现、发展与应用,数字化子阵的应用可以在保证阵列雷达系统性能的同时最大限度地降低系统成本及工程实现难度。由于数字化相控阵天线的工作原理与传统模拟相控阵天线差异极大,测试方法也发生了根本性的改变,本文就数字化子阵的工作原理进行了探讨,提出了新型数字化子阵天线指标的测试方法及测试系统基本架构,同时详细阐述了重要通道指标的测试步骤。     

通道幅相误差对数字阵列天线性能影响及校准

为实现低副瓣数字阵列天线性能,需要对阵面通道幅相误差进行校准。针对此问题,定性分析了通道幅相误差、阵面通道数与数字阵列天线主要性能(副瓣电平、波束指向、增益)的相对关系,分析结果表明:通道间幅相误差越大,副瓣电平、波束指向、增益越差;通道数越多,副瓣电平、波束指向受通道误差影响越小,而增益受通道幅相误差的影响与阵面通道数无关。结合数字阵雷达实际使用中阵面通道幅相误差修调问题,重点研究了通道误差测量方法。给出了利用内监测法和中场测量法进行通道误差测量的原理、实现方法及适用条件,该2种通道误差测量方法可以作为互补手段使用。最后,给出了一种基于多次测量取平均值的数字阵列幅相误差校准方法,仿真结果表明:校准前后,通道幅相误差分别由2 d B和20°变为0.4 d B和2°,满足指标要求。     

一种用于激光告警的PIN面阵探测系统设计

针对激光告警技术中面阵成像探测方式容易产生漏警、虚警以及信号处理难度大的问题,提出了一种基于触发器阵列锁存的PIN面阵探测系统设计方案。该系统以触发器为基本单元,同时在PIN面阵探测电路的输出端设计了信号锁存阵列,可将来自PIN面阵探测器所有通道的输出信号同步锁存,并设计了读取电路将锁存阵列中的面阵数据以串行数据的形式输出。采用FPGA搭建了阵列规模为8×8、角度分辨率为6°的信号锁存阵列和读取电路进行了试验验证,结果表明该方案可以实现高分辨率激光告警功能。     

弯曲阵面机载共形阵列雷达方向图与杂波相关性研究

针对载体弯曲效应对机载共形阵列雷达方向图和杂波特性的影响,该文在正侧视条件下评估均匀圆环阵方向图性能,分析不同位置阵元对弯曲阵面方向图合成效率的影响,发现边缘阵子不仅对共形阵列方向图主瓣增益贡献较小,反而更易引起旁瓣抬升等挑战,降低共形阵的孔径利用效率。另一方面,通过严格的理论推导完成共形阵列雷达方向图特性与杂波扩展效应内在物理联系的分析,发现弯曲阵面引起的方向图非理想畸变是共形阵杂波非均匀扩展的核心影响因素。在此基础上,进一步分析共形雷达单个贴片微带阵元加工和安装结构组件将增大阵元物理尺寸,使得共形阵列雷达相邻阵元间距大于半波长,当阵元间隔增大到一定程度时,在方向图远区会形成较高的栅瓣,进一步影响机载共形阵列雷达的杂波分布,通过仿真分析发现在特定的脉冲重复频率(PRF)条件下,“栅瓣杂波”折叠进入主瓣杂波,该文提出通过优化雷达PRF设计,避免栅瓣杂波的折叠效应对机载共形阵列雷达信号处理性能的影响,相关仿真结果验证了所提方法的有效性。