有源相控阵天线系统噪声系数仿真研究

根据有源相控阵天线接收链路的模型,研究并推导了基于威尔金森馈电网络的有源相控阵天线接收等效噪声系数。通过分析幅度加权、信号合成损耗等对噪声系数的重要影响,并把有源相控阵天线等效为一个多端口网络,从而得到了等效噪声系数在雷达工程上的新公式。在此基础上,对一个8通道的相控阵天线进行了计算,并和ADS的仿真结果进行了对比,结果显示该公式的计算结果、仿真结果基本一致。计算结果还和实验结果进行了对比,在误差允许的范围内基本一致,从而证明了该公式的正确性,为工程设计提供了理论依据。     

相控阵全光移相网络对空间波束电平的影响

全光移相网络以其宽带、高精度的优势极大地提高了光控相控阵天线的性能,但其引入的附加相位噪声,将导致空间波束电平指标劣化。基于全光移相网络噪声理论和相控阵理论,推导了激光器相对强度噪声、光载波传输链路插入损耗、激光器输出平均光功率与主、副瓣电平关系的理论公式。仿真结果表明在全光移相网络的典型应用参数下,上述3个参量的增大均会导致波束主瓣增益降低和副瓣电平升高,其中激光器相对强度噪声影响最为明显,为了优化波束电平指标,激光器相对强度噪声需低于-140 dB/Hz。     

有源相控阵天线收发隔离度计算方法

提出了一种全双工有源相控阵天线射频链路系统收发隔离度的计算方法。基于微波网络理论,首先针对发射工作频率提取出发射天线阵面到接收天线阵面的耦合传输矩阵,计算出耦合到接收相控阵系统射频链路里的信号功率,其值必须小于低噪声放大器的输入1 dB 压缩点功率值,确定发阻滤波器的隔离度。然后针对接收工作频率提取出发射天线阵面到接收天线阵面的耦合传输矩阵,计算出从发射相控阵系统射频链路里耦合到接收天线阵面的噪声功率,其值必须小于接收相控阵系统的噪底,确定收阻滤波器的隔离度。最后研制了全双工有源相控阵天线原理样机并进行了测试,在与目标对接试验中,全双工有源相控阵天线工作时无失锁现象,接收通道能正常工作,验证了提出方法的正确性。     

长距离传输中毫米波光链路性能的分析

建立了毫米波长距离光传输链路增益和噪声系数模型,分析了外调制器工作点对链路增益、噪声系数等的影响;计算了长距离传输中色散效应对链路增益的影响;推导分析了激光器相对强度噪声、散弹噪声、EFDA自发辐射噪声对链路噪声系数的函数关系。通过控制调制器工作点等技术手段优化了链路的增益和噪声系数指标,对毫米波光链路工程设计和应用提供了理论指导。     

单天线连续波雷达发射泄漏噪声全链抑制技术

为提升单天线连续波雷达对弱小目标的远距离探测能力,分析了发射泄漏信号噪声对雷达检测性能的影响,提出了基于发射噪声全链抑制的解决方法。该方法首先在天馈链路中采用射频对消和反射对消技术抑制发射泄漏信号的功率电平,其次在接收机链路中采用相参混频噪声对消技术进一步遏制发射泄漏噪声对接收机热噪声的影响,最后在发射链路上采用超低相噪的波形产生技术控制发射噪声电平。整机试验结果表明,该方法应用到单天线连续波雷达中,不仅实现了对电力线等弱小目标的远距离探测,而且与同样功能的脉冲雷达相比具有更优的性能和装机适应性。     

有源相控阵雷达回波生成方法研究

有源相控阵雷达回波信号生成是进行相控阵雷达仿真的关键内容,为避免在仿真雷达有源天线特性时每个通道射频级回波信号运算量大的问题,提出基于中频的有源相控阵天线通道回波快速生成方法,在降低运算量的同时保持了相控阵接收通道回波之间的固有幅度、相位关系,采用变换法来产生通道噪声,使通道回波生成耗时控制在毫秒量级及系统仿真实现准实时。     

相控阵雷达在线幅相校正

TR组件有源通道会随环境条件的变化引起雷达回波幅度和相位的变化,使得相控阵天线波束的指向精度下降、副瓣电平抬高,导致雷达系统在探测、成像、跟踪时失效。为此,通过对相控阵天线产生幅相误差原因的分析,提出了采用远场最优方向图和近场平均矢量法相结合的算法,对相控阵雷达进行非实时在线幅相校正,从而提高相控阵天线的幅相一致性,保证雷达系统正常工作。暗室试验和外场试验验证了算法的正确性和可实现性。     

噪声对消射频光子链路的噪声系数研究

噪声系数是宽带射频光子链路的重要参数,影响射频信号传输和处理系统的信噪比.提出了一种噪声对消射频光子链路,采用平衡光探测器对直流光和调制光转换的光电流相减处理,得到链路的噪声系数改善.从光信号调制、探测及噪声功率变化特性出发,建立了噪声对消射频光子链路的理论模型,并通过理论分析研究了噪声系数与激光功率、相对强度噪声、光...     

多子阵宽带有源相控阵天线噪声系数分析

为精确分析多子阵宽带有源相控阵天线噪声系数,该文从噪声系数计算的基本原理出发,首先推导多端口并联网络噪声系数,通过多端口并联网络的噪声系数计算公式,分析了多通道收发组件(T/R)噪声系数的间接测试方法的误差量级。进而推导了多子阵宽带相控阵天线这样的复杂串并联网络级联噪声系数,并且所得计算公式能够收敛于简单的多级级联系统噪声系数计算的基本公式。结合具体应用实例,利用所得公式计算了多子阵天线不同加权系数下的噪声系数,为宽带雷达系统性能评估提供了依据。     

相控阵天线的通道误差对数字波束形成的影响

为了研究相控阵天线的通道误差对数字波束形成的影响,首先对通道误差进行了建模,并推导得出通道间幅度误差对波束指向的影响不大,但会使波束方向图的主瓣增益降低,旁瓣电平升高;相位误差不仅会使波束主瓣增益降低,旁瓣电平抬高,还会引起波束指向偏差,最后用Matlab对此结论进行了仿真验证。     

反射面相控馈源阵的动态阻抗匹配

对于相控阵馈源,其前端低噪放的噪声系数直接影响系统整体性能,在技术途径上,减小系统前端噪声系数的关键之一就是改善阵元与有源前端的匹配,即阻抗匹配。对于单个天线,阻抗匹配就是使得天线的输入阻抗等于低噪放的最佳源阻抗。但是对于相控阵,阵列的动态阻抗依赖于波束形成系数并且随着波束指向的变化而变化,阻抗匹配是比较复杂的。针对反射面相控馈源阵系统,采用HFSS鄄MATLAB 联合仿真的方法,设计了馈源天线和低噪放,自动完成天线参数和低噪放最佳源阻抗的优化实现动态阻抗匹配和多波束平均最优阻抗匹配,最后系统仿真进行了验证。     

相控阵雷达中多端口网络的噪声特性分析

对相控阵雷达特别是有源相控阵雷达中多端口网络的噪声功率及噪声系数进行了详细的理论分析和推导,给出了多种情况下网络的输出噪声功率和总噪声系数的数学表达式,从而为多端口网络及雷达接收系统的相关设计及阵面噪声测试方法提供了理论依据.最后给出两个应用实例验证了上述推导的正确性.     

有源阵列天线的系统噪声

有源阵列天线系统的噪声是有源相控阵雷达、通讯等系统噪声的主要成分,本文从微波网络理论入手,结合统计理论对有源阵列天线的噪声温度进行理论分析,为有源阵列天线系统噪声的分析、设计和测试提供了完整的数学模型和方法.     

相控阵噪声系数特性及其典型应用分析

针对相控阵接收系统双层合成网络的一般架构,逐层分解并简化分析得出相控阵接收系统等效接收增益和噪声系数两个重要特性的通用表达式。同时,分析了低噪放、损耗、幅度加权等环节对噪声系数特性的重要影响及其工程设计要点,并结合雷达系统工程设计给出相控阵噪声系数特性五种典型应用的举例和计算评估分析,验证了之前幅度加权等因素对系统噪声系数影响的分析结论。     

相控阵雷达接收系统噪声系数分析与测试验证

噪声系数是影响雷达接收机性能指标的主要参数之一,与雷达的作用距离紧密相关。文中采用将多端口网络转化为二端口网络的基本思想,对相控阵雷达接收系统的噪声特性以及增益进行了分析。首先,求出多端口网络的等效增益;再基于噪声系数的基本定义推出相控阵接收系统的噪声系数计算式;同时,基于等效的思想,提出了多端口网络噪声系数以及增益的直接测量方法;最后,用仿真以及实验验证了该计算及测量方法。     

宽带短波大扫描角相控阵天线的研究

对宽带短波大扫描角相控阵天线进行了详细的研究,从天线单元的形式、宽带阻抗匹配、系统噪声、阵列单元的布局,以及对使用环境的要求进行了设计考虑。工程上解决了天线辐射单元的宽带阻抗匹配、效率等问题;同时,给出了实测结果,交替的三角排列解决了相控阵天线的宽角扫描问题,并从经济实用、可靠性等方面给出了地网的设计原则;最后,给出天线阵的仿真结果,并结合未来的发展趋势,提出短波相控阵天线新的设计思想。     

Improvement of Noise Performance in Phased‐Array Receivers

This paper presents a new analytical approach and experimental verification for the improvement of noise performance in phased‐array receivers. For analysis purposes, a multi‐channel array system is converted into an equivalent single‐channel system, such that the two presents the identical signal and noise powers at the output, respectively. We define an effective gain, noise figure, and signal‐to‐noise ratio in the equivalent system. Through the proposed approach, the noise performance of the array receiver is analyzed in a general and straightforward manner and then compared to that of each individual array channel. In addition, the phase noise of the array system is analyzed in a rigorous manner, showing its effective reduction by a factor of the array size. The predicted improvement of the noise performance is experimentally confirmed with a CMOS integrated phased‐array receiver.     

箭载共形相控阵天线波控系统设计分析

为完成适用于天基测控的箭载共形相控阵天线对波束指向控制的需求,分析了箭载天线波控系统的设计要求与任务,论述了平面相控阵天线波控系统的实现方法,并根据波控系统基本原理推导出基于阵因子函数的箭载共形相控阵天线波控算法。针对运载火箭天基测控这一新需求提出了基于查表法的集中式波控设计方案,给出了系统设计方法。样机测试结果表明,该波控系统方案正确、可行,满足工程需求。     

有源相控阵雷达系统技术参数测试

有源相控阵雷达采用分布式的发射机和接收机,雷达发射系统的辐射功率和接收系统的灵敏度等指标无法直接测量.通过测量有源相控阵雷达中雷达辐射功率与发射天线增益积和接收天线增益与系统噪声温度比来反映雷达系统指标是合理的,并给出了相应的测量方法.