相控阵无源馈电网络系统设计.pdf

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1、相控阵无源馈电网络系统设计林可加2015年1月相控阵无源馈电网络系统设计作者姓名林可加学院名称信息与电子学院指导教师任武副研究员答辩委员会主席孙厚军教授申请学位级别工学硕士学科专业电磁场与微波技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月DesignofPassivePhasedArrayFeedNetworkSystemCandidateName：LinKejiaSchoolorDepartment:InformationandElectronicsFacultyMentor:Vice-Prof.RenWuChair,ThesisCommitte

2、e：Prof.SunHoujunDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：Electromagneticfield&MicrowavetechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：1，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料

3、。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要相控阵天线由于其优越的电扫描特性在近期发展迅速，这种特性是相控阵雷达的一项突出优势，它可以突破非相控阵雷达机械扫描时的速度限制。如果要使相控阵天线拥有优异的性能，不仅要有性能指标好的辐射单元，能跟其相匹配的馈电网络也是不可或缺的。为了能精确控制相控阵天线，就要求其配套的馈电网络必须性能更加出色。本文提出了一套完整的无源馈电网络系统的设计方案，可以实现相控阵天线的基本测试。系统覆盖了从射频硬件电路、控制电路、后端算法到

4、前端控制界面，使得整套系统可以既简便又灵活地对相控阵天线进行控制。本文首先对相控阵天线及其馈电网络的发展情况做了简单的介绍，简单阐述了本文所介绍的系统设计的优越性和意义。然后对无源馈电网络的核心部件－数字移相器和数字衰减器的原理进行了详细的介绍。然后，本文分两个部分阐述了所设计的系统：第一部分为硬件电路部分，分别包括了无源馈电单元的射频电路和馈电网络的控制电路的设计。首先根据设计要求选择了该系统的设计方案以及各硬件电路的具体实施方案，然后根据所选方案进行实物电路的设计并完成控制器内部软件算法，最后对所制作出的实物电路进行测试，并对测试结果进行分析。第二部分

5、为系统软件部分，前面先从量化误差对阵列天线的影响进行分析，然后介绍了以遗传算法为核心算法的量化优化方法与无源馈电单元所产生相位误差的补偿算法。最后介绍了PC端控制软件的控制逻辑，并简单介绍了遗传算法与控制软件的联动过程。最后，对本文设计的小型系统进行总结，提出优点及缺点并提供方案进行修正。同时给出了现阶段得到的结论和对今后研究方向的一些设想。关键词：数控移相器；数控衰减器；馈电网络；遗传算法I北京理工大学硕士学位论文AbstractPhasedarrayantennadevelopedrapidlyinrecentyearsduetoitssuperior

6、electricalscanningfeatures,itisabigadvantagewhichovercomesthecommonradarmechanicalscanningspeedsrestrictions.Agoodphasedarrayantennahasgoodradiatingelements,andhasamatchingfeednetworkiscrucial,too.Inordertoachieveprecisecontrolofthephasedarrayantenna’sbeam,there’sahigherdemandfort

7、hefeednetwork.Thisarticleproposesacompletesolutionforthedesignofthefeednetwork,whichcanbasicallydothephasedarrayantennatesting.ItincludestheRFhardwarecircuitdesign,controlcircuitdesign,thebackendalgorithmtothefrontendcontrolinterface.Makingtheentiresystemcantestthephasedarrayanten

8、naperformanceanddosomeevaluatione