射频仿真系统中定位校准系统的分析与设计

摘要

在导弹导引头的研制过程中,对导引头的整体以及各组成模块的性能进行测量与评估是十分重要的环节。射频仿真(RFSS)技术可以通过低成本的半实物仿真(HWIL)手段,采用被动、半主动、主动等多种方式对导弹运行过程中的追踪目标进行模拟；同时它还可以模拟自然环境中的各种杂波类型,以及干扰、多目标、闪烁等现象。这种模拟技术可以以较低的成本对导弹导引系统的性能做出全面的评估。
　　 校准系统是射频仿真系统的重要组成部分,它主要负责对射频仿真系统中的微波馈电网络和阵面辐射天线进行测量标定。本文以研究射频仿真系统校准系统为主要内容,将雷达接收机的基本原理和射频仿真校准系统的功能相结合对校准系统的结构进行讨论。并通过对微波器件的选择与测试、中频放大器的精心设计来提高整个校准系统的性能,实现了接收机高灵敏度、大动态范围、宽频带的技术要求。文章还通过对校准流程的详细分析,设计了各个校准功能的实现方案,并提供了详细的程序控制流程。
　　 本文对目标定向公式进行了详细的研究,推导出了在远场条件下的目标定向公式,并应用该公式对阵面中可能出现的误差进行了详细的分析。文章还对校准接收机以及三轴转台存在的部分系统误差进行了分析。
　　 最后,文章应用统计分析工具,对测试数据进行了分析,并根据分析结果对整个射频仿真系统的定位精度进行了评估。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 仿真技术概述

1.2 课题研究作用与意义

1.3 论文的章节安排

第二章 校准系统的校准原理

2.1 雷达接收机的基本结构

2.2 幅相一致性校准原理

2.3 校准系统的测角原理

2.3.1 相位法测角的原理

2.3.2 振幅法测角的原理

2.4 校准系统接收机和校准系统的基本结构

2.5 本章小结

第三章 校准接收机链路设计与分析

3.1 接收天线的设计

3.1.1 天线类型的选择

3.1.2 天线间距的确定

3.2 微波数控开关

3.3 功率分配器

3.4 微波隔离器

3.5 混频器

3.6 中频放大器的设计

3.6.1 放大器的主要技术参数

3.6.2 前置低噪声放大器的设计

3.6.3 后级放大器的设计

3.6.4 窄带高增益放大器整体性能测试

3.7 接收机的整体性能测试

3.8 本章小结

第四章 校准系统校准算法的分析与设计

4.1 校准系统软件的控制模型

4.2 器件校准

4.3 幅相平衡校准

4.4 近场效应校准

4.4.1 天线之间的互耦

4.4.2 迭代算法的理论分析

4.4.3 近场校准算法的设计与实现

4.5 目标跟踪

4.5.1 自动目标搜索算法的实现

4.5.2 目标跟踪算法的实现

4.6 本章小结

第五章 校准系统的误差模型与误差分析

5.1 目标阵列的误差分析

5.1.1 目标定向公式的研究

5.1.2 二元组情况分析

5.1.3 三元组情况分析

5.2 校准测量系统的误差分析

5.2.1 平行线近似法导致的误差

5.2.2 接收机天线安装位置导致的误差

5.2.3 两通道之间信号泄漏导致校准误差

5.3 由于转台与球面屏的中心不重合导致的误差

5.4 本章小结

第六章 阵列系统测试与结果分析

6.1 器件校准数据分析

6.2 幅相平衡结果分析

6.3 目标跟踪结果分析

6.4 本章小结

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