弹体共形微带天线设计及射频电路仿真技术研究

摘要

引信是能够利用目标信息使各种弹药适时起爆的控制装置，是武器系统不可缺少的重要组成部分。现代战争中，引信的作用越来越重要。弹体共形微带天线是无线电引信中的一项关键技术。
　　本文首先介绍了微带天线的基本理论及设计方法，以设计所需的微带天线。设计的目标是要实现中心频率分别为7.7GHz与5GHz的两副弹体共形微带天线，针对一般贴片微带天线带宽窄及定向辐射性能差等问题，提出了与弹体共形的具有侧向辐射、宽频带的微带天线。该微带天线贴片形式采用倒方形，同时在贴片上开方形槽，并在槽中加入圆形寄生贴片对天线性能进行优化。利用CST微波仿真软件进行仿真优化，并通过实际制作天线实物及测试，验证了该共形微带天线满足系统设计所需，具有良好的宽带特性，并且在中心频率附近方向图具有良好的侧向辐射性能，指标优良且尺寸小。
　　连续波线性调频系统，发射信号的频率随调制信号的规律变化，利用回波信号与发射信号之间的差频来确定弹目间的距离。本文介绍了连续波线性调频系统定距的工作原理，对差频信号作了简单的理论分析与推导，基于该系统，给出了射频前端的设计原理框图。根据射频前端原理框图，对射频前端各模块电路进行了原理介绍，并利用ADS软件仿真设计了电路，使其满足系统设计指标，最后用Altium Designer软件绘制电路PCB版图，制版后完成了电路各模块的焊接、及部分电路的调试工作，同时初步提出了天线与射频电路一体化的设想。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究课题的意义及背景

1．2 国内外无线电引信的发展与应用

1．3 本文的主要工作

2 微带天线的基本理论

2．1 微带天线简介

2．2 天线的基本电常数

2．3 微带天线的辐射原理

2．3．1 空间辐射原理

2．3．2 馈电激励

2．4 本章小结

3 无线电引信共形微带天线设计

3．1 无线电引信天线简介

3．1．1 无线电引信对天线的要求

3．1．2 几种常用的引信天线

3．2 天线设计

3．2．1 矩形微带贴片天线基本原理

3．2．2 共形微带贴片天线结构

3．2．3 无线电引信共形微带贴片天线设计

3．3 微带贴片天线仿真

3．3．1 开槽和寄生贴片对天线特性的影响

3．3．2 仿真结果

3．4 天线的实物制作及测试

3．4．1 实物制作

3．4．2 测试结果

3．5 连续波线性调频系统的收发共用天线

3．6 本章小结

4 射频电路仿真设计

4．1 连续波线性调频定距理论分析

4．1．1 连续波线性调频系统结构

4．1．2 连续波线性调频定距的工作原理

4．2 压控振荡器(VCO)模块设计

4．2．1 负阻型振荡电路分析

4．2．2 VCO的基本技术指标

4．2．3 压控振荡器电路元器件及电路形式的选择

4．2．4 基于ADS的压控振荡器仿真设计

4．3 3dB微带线分支定向耦合器

4．3．1 3dB微带线分支定向耦合器的原理分析

4．3．2 定向耦合器的基本性能指标

4．3．3 定向耦合器模块的仿真

4．4 混频器及低通滤波器电路设计

4．4．1 混频器的原理分析

4．4．2 混频器的主要性能指标

4．4．3 混频器匹配网络及滤波器设计与仿真

4．4．4 混频器整体性能分析

4．5 射随器设计

4．6 本章小节

5 射频前端电路的制作与调试初步研究

5．1 PCB板的绘制与制作

5．2 VCO性能测试

5．3 低通滤波器性能测试

5．4 射频电路与天线一体化初步制版

5．5 加负载天线测试

5．6 本章小结

结束语

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

参考文献