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有源相控阵射频前端模块硬件设计

雷霆

  有源相控阵系统的独特之处在于它的收发距离远、可靠性高并且波束副瓣低,现在已作为相控阵雷达技术研发中的主要研究方向之一,相控阵的工作原理是对不同天线单元里信号的幅值和相位进行控制,进而达到对整个合成波束发射方向的控制。有源相控阵的主要特点是在天线收发单元后面连接了T/R组件,这可以使相控阵的每一个通道都能独立实现对电磁波的接收和发射,本课题的研究设计主要涵盖有源相控阵射频前端的硬件电路设计和以FPGA为控制器的程序设计。在设计中根据课题指标要求,结合实际安装空间大小将T/R模块设计为四路收发通道模块,具备发射功率放大、接收滤波放大、通道校准、模拟移相衰减、设备自检等功能,使用FPGA达到对有源相控阵的程序控制,完成与前端主机的通信并根据通信指令解析出相控信息再调用事先内置的移相码实现对波束方位的准确控制。以往的有源相控阵射频前端的通道幅相一致性通常靠人工测试补偿,效果不太理想,本课题在相控阵前端的设计中增加校准模块,通过自动监测和上位机控制的方式实时检查各通道相位差,预期达到对波束相位、幅度、频率的精确调控,提高了设备可靠性。本文首先对相控阵技术的特性以及发展趋势进行了描述,然后分析了研究现状并说明了课题的研究内容,接着详细阐述了系统组成和各个模块的工作原理,分别对相控阵前端系统的硬件设计和软件实现进行了介绍,最后对设计中的部分功能进行了测试验证且实验结果显示有源相控阵射频前端系统达到了设计要求。……   
[关键词]:有源相控阵;发射/接收组件;相位校准;可编程逻辑控制器
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:电子科技大学2020年
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