毫米波仿真系统中校准系统的设计与应用

摘要

射频仿真技术可以在微波暗室中通过模拟雷达目标和目标环境的电磁散射特性，来实现对导引头性能的测试实验工作。这种模拟技术能够以较低的成本对导引头的技术指标与性能做出全面有效的评估，在很大程度上促进了导引头研制技术的发展，因而是导引头研制过程中不可或缺的研究手段。
　　目前，我国的射频仿真技术大部分还处在厘米波阶段。而近年来，随着毫米波技术的迅速发展，毫米波仿真技术进入了应用新阶段。因此，对毫米波仿真技术的研究是十分必要的。校准系统作为毫米波仿真系统的计量工具系统，其主要作用是对仿真系统中的阵列天线位置、阵列及毫米波馈电系统的电气参数进行测量标定。本文首先分析了毫米波的基本特点，然后对毫米波仿真系统中的校准系统进行了整体设计，根据整体设计选用高性能的毫米波器件研制出了高灵敏度、大动态范围、高定位精度的毫米波校准接收机，并测量分析了校准接收机的各项性能参数。
　　文章还通过对校准流程的详细分析，设计出能够协调仿真系统中各分系统有效工作的校准控制程序。论文详细分析了校准程序各子模块的流程，并给出了关键模块的实现方法。
　　本文给出了二元组目标定向公式的推导方法，并对二元组定向公式中的幅度误差与相位误差对目标定位精度的影响进行了讨论。校准接收机的测量误差和三轴转台的指向误差也是影响目标定位精度的重要因素，本文也作了分析与讨论。
　　最后，本文阐述了校准系统的详细校准方法，并对测试数据进行了分析。从数据分析的结果可以看出校准系统的目标定位精度和目标追踪特性达到了毫米波仿真系统的设计要求。

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图表目录

注释表

第一章 绪论

1.1 毫米波技术概述

1.2 仿真技术概述

1.3 毫米波仿真系统的组成及工作原理

1.4课题研究的意义

1.5本文各章节的安排

第二章 校准系统的组成及工作原理

2.1校准系统的功能

2.2校准系统的组成

2.3 阵列馈电系统简述

2.4校准接收机系统

2.5本章小结

第三章 校准系统硬件分析与设计

3.1校准接收机的设计指标

3.2接收天线

3.3 毫米波数控开关模块

3.4谐波混频器

3.5中频放大器

3.6 厘米波功率分配器

3.7 隔离器

3.8 校准接收机控制板卡设计

3.9接收机整机性能测试

第四章 校准系统程序设计

4.1 校准计算机控制结构图

4.2校准计算机与测量仪器的通信

4.3校准计算机对校准接收机的控制

4.4校准计算机与主控机的通信协议

4.5 程序主界面设计

4.6 器件校准及迭代算法

4.7 幅相平衡校准

4.8近场效应校准

4.9目标角度控制

4.10 目标跟踪

4.11本章小结

第五章 目标模拟位置精度误差模型及误差分析

5.1目标阵列的误差分析

5.2 相位法测角中平行线近似法导致的误差

5.3接收机接收中心与转台中心不重合导致的误差

5.4转台中心与球面屏中心不重合导致的误差

5.5 本章小结

第六章 校准系统测试方法及结果分析

6.1校准系统的测量流程

6.2通路损耗扫描

6.3相位补偿

6.4 幅相平衡

6.5角度校准

6.6 目标跟踪

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文