通道误差对波束形成性能的影响分析

阵列信号中通道误差的存在会影响波束形成算法的性能,使其不能正常工作。通过对通道间及通道带内幅相误差建模,分析其对波束形成的影响。通过对波束形成算法理论分析并结合实际应用情况,通道间幅相误差影响波束形成的波束幅度,不影响波束相位;通道带内幅相误差,会同时影响波束幅度和波束相位。本文给出通道带内误差的校正方法,通过计算机仿真证实本文所分析结果的正确性。     

相控阵雷达中相位误差分析及补偿方法

无论在有源还是无源相控阵雷达中,微波在传输路径上,以及通过移相器和衰减器的量化控制过程中都存在一定的幅度和相位的误差。大部分误差可以通过多次迭代配相配幅的方法得到消除,但由于温度变化、移相器的线性误差和量化精度等带来的误差无法在配相和配幅中解决,该误差对波束指向精度、旁瓣、波束赋形等相控阵的关键指标存在较大影响。因此对机载相控阵雷达研究中获得的扫描和控制数据进行分析,找出误差来源并提出了有效的解决方法。     

一种基于相移补偿技术的Ka波段四通道幅相控制芯片

提出了一种基于衰减器附加相位补偿技术的Ka波段四通道幅相控制芯片,采用有源矢量合成移相器和无源衰减器进行高精度幅相控制,每个通道由功率放大器、有源移相器、无源衰减器、功分器等单元构成。提出了一种新颖的基于可调谐补偿电容阵列的相移补偿技术,实现了较低的衰减附加相移。测试结果表明,通道增益大于24 dB,带内增益平坦度小于2 dB,输出1 dB压缩点大于10 dBm,发射效率大于12%@P_1dB,6位RMS移相精度小于2°,5位RMS衰减精度小于1 dB,衰减相位误差小于4°。     

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。     

影响射频目标模拟系统的误差分析

近场效应、衰减器与移相器本身的幅相漂移、射频传输各通路损耗的不一致性、天线安装的机械误差是影响射频目标模拟系统精度的4个主要因素.为使仿真实验中引入制导回路的误差最小,在阐明近场效应产生原理、推导二元定位公式基础上,通过建模仿真,分析了影响系统目标定位精度的程度及原因,推出了"三心"重合的补偿方法;针对衰减器、移相器的实际使用特点,分析了幅度误差和相位误差对目标位置精度的影响,提出了衰减器、移相器的幅相误差的补偿措施;剖析了天线安装引起的机械误差原因,提出了具体的补偿办法.最后,对射频目标模拟系统精度误差的产生顺序及解决方法进行了总结.     

无源雷达天线副瓣对杂波对消的影响分析

杂波对消是外辐射源雷达中研究的重点,信号的去相关效应对杂波对消有很严重的影响。采用天线波束合成的方法分析空域滤波器H(f,θ),解释了为何在阵元间无幅相误差时,入射方向不同时信号的相关性不同,从而引起对消性能变化,极端情况下会导致对消比恶化4dB;在此基础上,分析了通道存在幅相误差条件下的影响,使得空域滤波性能变差,包括零陷的升高和偏移、旁瓣的个数发生变化等,进一步引起输入输出信号产生去相关效应,为实际外辐射源雷达系统设计提供了理论参考。     

影响波束合成信噪比若干因素的研究

针对实际工作中波束合成性能下降的问题,推导了理想情况下数字波束合成信噪比相对输入信噪比的增益,研究了通道失效、幅度加权和幅相误差分别对波束合成信噪比的影响,并推导了信噪比损失的解析式。理论分析和仿真结果表明:在失效通道比例小于30%的条件下,信噪比损失与失效通道比例近似成线性关系;在同时存在通道失效、幅度加权和幅相误差的条件下,信噪比损失近似等于通道失效、幅度加权和幅相误差各自引入的信噪比损失之和。     

无源雷达中多波束DBF的设计方法

论述了无源雷达中实现多波束数字波束的方法。阐明通道幅相误差的构成,指出幅相一致性对波束形成的影响,提供了校准通道和评估形成波束的实用方法。给出了在Champ-av3主板上实现多波束DBF的硬件框图和软件流程。     

大型宽带相控阵天线子阵级延时器误差分析及补偿

子阵级使用延时器是改善宽带相控阵天线波束性能常用的技术途径。在对延时器电性能误差特性分析的基础上,提出采用次级子阵延时器联合TR通道移相器和衰减器分级补偿天线系统内部射频链路的时延、幅度和相位误差的方法。通过采用两级子阵延时架构的一维大型天线阵列模型的仿真验证,表明该方法不仅可实现大带宽大扫描角大型相控阵天线的方向图高精度控制,同时降低了大时延量延时器的研制难度。     

移相器幅相误差对FFT法校准误差的影响

考虑了快速傅里叶变换(FFT)校准方法在各种配相状态的相关性情况,分析了移相器幅相误差对FFT法校准误差的影响,得到了校准后的幅度误差和相位误差公式。给出了仿真结果,对比仿真结果和理论分析,两者非常吻合。由该公式得出了影响该项误差的因素除了和移相器幅相误差、校准网络的传输系数有关外,还和被校准通道的位置编号有关系。解释了在大动态条件下,校准精度恶化的原因,并给出了解决该问题的方法。     

提高目标模拟精度过程中校准数据的自动获取

幅度相误差会影响四元组射频目标模拟器中的最终目标模拟位置的精度。为了最大程度减小幅相误差,采用 迭代方法进行校准。迭代校准方法需要各射频器件的实际S21 的幅值和相位的实测数据,而高分辨率的数控衰减器和 移相器所需测量数据巨大,传统手工测试效率低下且准确度难以保证。为解决此问题,本文设计了一种基于VEE 的 自动测试系统。     

Accurate Characterization of T/R Modules with Consideration of Amplitude/Phase Cross Effect in AESA Antenna Unit

In this paper, an accurate characterization of a fabricated X‐band transmit/receive module is described with the process of generating control data to correct amplitude and phase deviations in an active electronically scanned array antenna unit. In the characterization, quantization errors (from both a digitally controlled attenuator and a phase shifter) are considered using not theoretical values (due to discrete sets of amplitude and phase states) but measured values (of which implementation errors are a part). By using the presented procedure for the characterization, each initial control bit of both the attenuator and the phase shifter is closest to the required value for each array element position. In addition, each compensated control bit for the parasitic cross effect between amplitude and phase control is decided using the same procedure. Reduction of the peak sidelobe level of an array antenna is presented as an example to validate the proposed procedure.     

一种新型的毫米波有源相控阵天线的研制

采用矢量调制器作为新型有源相控阵的核心器件,替代传统的波束成形单元中数字移相器和数字衰减器。分析了矢量调制器幅度相位的调制原理,从数学上推导出幅度调制系数和相位调制之间的关系。与数字移相器相比,它不但能够同时进行幅度和相位调制,还具有更加精确的调制精度。设计研制了8×8小型相控阵天线系统,介绍了相控阵系统的构成。通过闭环校准技术对相控阵的通道误差进行了测试和补偿,有效地降低了方向图的副瓣。最后测试结果显示在矢量调制器的控制下,研制的有源相控阵在E面和H面两个方向上具有±40°的波束扫描能力,副瓣抑制优于-10dB。     

相移干涉计量中相移器的原路相干相位检测标定

介绍一种原路相干相位检测的标定方法,该方法具有很高的精度,对相移器的线性没有特别要求,相移器的标定与使用是同一光路,消除了标定光路与使用光路不同所带来的误差     

A wide range analog MMIC attenuator with integral 180° phaseshifter

A circuit topology is discussed for achieving a wide-range analog attenuator in MMIC form using enhancement mode FET's by combining it with a 90° phase shift network. By switching the phase shift network between a 90° phase lead high-pass structure and a 90° phase lag low-pass structure, a dual-purpose circuit is formed comprising both a variable attenuation and 180° phase shift function. The approach requires only a single control voltage for the attenuator and achieves an attenuation range of over 30 dB in L-band with less than 10° of phase imbalance over the range. In the low-loss state, the phase shifter achieves a 10° phase balance over a 250 MHz bandwidth with less than 0.3 dB of amplitude imbalance     

一种宽带矢量调制器的设计及其应用

矢量调制器是一种可以同时控制微波信号幅度和相位的器件。本文介绍了一种基于新型微带定向耦合器的宽带矢量调制器。新的耦合器结构克服了传统微带耦合器耦合度低、方向性差的问题,也不需要Lange耦合器复杂的加工工艺,在平衡放大器、移相器和衰减器等场合具有广泛的应用。其次,研究了用串联电感对衰减器中PIN二极管的寄生参数进行补偿的一种简单方法,以改善衰减器衰减量变化时的相位性能。该方法原理简单,可在一定带宽内替代复杂的平衡结构,并给出相近的性能。最后给出了矢量调制器的测试结果和它在自适应天线阵等实际系统中的应用情况,并讨论了用于提高载波和边带抑制、满足高精度要求的校准方法。     

毫米波矢量调制器及其在有源相控阵天线中的应用

矢量调制器芯片作为一种可以同时对载波进行相位和幅度调制的新型电路,能够替代传统的数字移相器和数字衰减器用在有源相控阵系统中.先设计了一款工作在Ka波段毫米波单片矢量调制器,在片测试结果显示可以实现- 12～-40 dB的幅度调制与360°的相位调制.然后设计了一个Ka波段1×8阵有源相控阵天线,改变矢量调制器的控制电压...     

A four-input beam-forming downconverter for adaptive antennas

A four-input beam-forming downconverter for adaptive antennas is described. It consists of 2-bit variable gain amplifiers (VGAs), 5-bit local oscillator (LO) signal phase shifters using double RC-bridge circuits, and mixers. The VGAs adjust gain deviation between signal paths. A differential-signal-to-eight-phase-signal converter is employed as a part of the LO phase shifter to reduce the chip size. A maximum phase error of 4.1/spl deg/, which is less than 1/2 LSB, is achieved. This error value indicates that the required phase shifter accuracy and the necessary isolation between the VGAs has been achieved. This beam-forming IC is applicable to receivers with adaptive antennas, and is expected to help to reduce the costs of adaptive antenna systems.     

Broad-band SiGe MMICs for phased-array radar applications

This paper reports the performances of several broad-band monolithic SiGe monolithic microwave integrated circuits (MMICs) suitable for phased-array radar applications. The amplitude and phase control MMIC designs are based on an optimized SiGe p-i-n diode offered by the IBM 5HP SiGe foundry process. Utilizing this diode, several control circuitries including a broad-band (1-20-GHz) monolithic single-pole double-throw switch, a five-port transfer switch, a 6-bit phase shifter, and a 5-bit attenuator, all operating over 7-11 GHz, are designed. Also, the design and performance of an SiGe heterojunction bipolar transistor variable-gain cascode amplifier that combines the functionality of an amplifier and an attenuator into one MMIC is described.