相控阵幅相特征量值误差在线测量研究

摘要

相控阵天线的波束能快速灵活扫描，可以实现多波束工作，波束形状可重构，并且具备自适应抗干扰功能等，这些特点使得相控阵天线迅速发展，广泛应用于机载、舰载、星载等领域。对于星载相控阵天线，导致阵列各单元幅度和相位存在一定的偏差，因此必须采取相应手段定期或者实时地对天线各单元的幅度和相位进行监测和校正。
　　本文以相控阵阵元幅相特征量值校正为出发点，围绕“相控阵幅相特征量值误差在线测量”这一基本问题，形成幅相特征量值误差在线测量的三个关键技术问题：
　　(1)幅相特征量值误差及其影响问题。关于星载相控阵阵元幅相特征量值误差是否存在及其对波束性能的影响还停留于感性认识阶段，定量分析的不足将限制对幅相特征量值误差在线测量的进一步认识。因此，从相控阵波束形成机理分析幅相特征量值误差及其影响是论文研究的第一个关键技术问题。
　　(2)幅相特征量值误差在线可测性问题。星载环境的特殊性，决定了不可能采用幅相特征量值误差地面测量方案，首要的问题是研究适宜幅相特征量值误差在线测量的方案，并研究选择何种测量方法。因此，分析幅相特征量值误差在线测量的可行性是论文研究的第二个关键技术问题。
　　(3)幅相特征量值误差在线测量的实现问题。选定了如何实现幅相特征量值误差的在线测量及具体的测量方法后，下一步要做的就是如何具体实现。因此，如何实现幅相特征量值误差的在线测量是论文研究的第三个关键技术问题。
　　为解决第一个关键技术问题，论文分析了相控阵波束形成原理，研究了幅相特征量值误差的来源及其对天线波束性能的影响；为解决第二个关键技术问题，论文提出了利用相控阵内建自测单元测量幅相误差的方案，并研究了信号幅相的高精度测量方法；为解决第三个关键技术问题，论文研究了在线自测单元的具体设计和实验测试。
　　受限于实验条件的制约，在线自测单元仅在实验室条件下进行了实验，幅相测量精度满足论文的设计指标，初步验证了该方法的可行性和有效性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 关键技术问题

1.3 相控阵天线幅相测量和校正的研究现状

1.4 研究内容与结构安排

第二章 相控阵幅相特征量值误差及其影响

2.1 相控阵天线波束形成原理

2.2 相控阵幅相特征量值误差的来源及其影响

2.3 研究目的及设计目标

2.4 本章小结

第三章 幅相特征量值误差在线可测性分析

3.1 幅相特征量值误差的地面监测校正方法

3.2 相控阵在线自测单元幅相测量研究

3.3 自测单元幅相测量可行性分析

3.4 本章小结

第四章 幅相特征量值误差测量方法研究

4.1 数字相关法

4.2 全相位FFT法

4.3 软件锁相环法

4.4 综合比较

4.5 本章小结

第五章 自测单元设计与实验验证

5.1 自测单元总体结构设计

5.2 自测单元硬件设计

5.3 自测单元软件设计

5.4 自测单元性能测试

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果