X波段模拟移相器组件的设计与研究

摘要

移相器是相控阵雷达中的关键部件，其性能的优劣直接影响相控阵雷达系统的性能。本文课题源于某地面雷达接收系统的需要，设计并制作了一个X波段的模拟移相组件。 根据雷达系统中提出的指标，本文设计的X波段模拟移相器组件的基本要求是：输入信号一路，输出信号两路，一路信号要经过连续360°电调模拟移相输出，另一路信号除要经过连续360°电调模拟移相外，还要经过0/16dB的一位数字衰减器输出。 按任务要求，讨论了总体方案设计考虑，根据总体方案分别设计了X波段3dB功率分配器、360°模拟移相器和0/16dB一位数字衰减器。本文先对功率分配器、360°模拟移相器和数字衰减器进行了理论分析。本文的重点是360°模拟移相移相器，为获得更好的电性能指标，先从理论上分析了获得线性相移的必要条件和减小插入损耗波动的方法，并针对所设计的移相器相关的电性能指标给出了具体的设计方案，还讨论了选择模拟移相电路中的核心器件变容二极管的理论依据。 所设计的X波段模拟移相器组件，采用混合微波集成电路(HMIC)工艺实现，最终达到的电性能指标为：在10.5～11.56Hz范围内，可获得360°范围连续可变相移，最大调相电压18V，中心频率线性度优于±3.3％，一路最大插入损耗(包括功率分配器)11.3dB，工作带宽范围内插入损耗波动小于2.2dB。另一路无衰减最大插入损耗(包括功率分配器)12.2dB，工作带宽范围内插入损耗波动小于2.4dB，有数字衰减时最大插入损耗(包括功率分配器)28.1dB。这些电性能指标与设计基本吻合，且满足了雷达系统工程需求。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究背景

1.2模拟移相器的发展状况

1.3总体考虑及本文的主要研究工作

2微波移相器及数字衰减器的原理

2.1引言

2.2变容二极管的特性

2.2.1变容二极管的结构

2.2.2变容二极管的主要参数

2.2.3变容二极管的分类

2.3移相器的技术指标

2.4微波移相器的原理与常见的实现方法

2.4.1路径选择型移相器

2.4.2加载线型移相器

2.4.3耦合器型移相器

2.5 360°模拟移相器的原理与实现形式

2.5.1模拟移相器的基本原理

2.5.2模拟移相器360°的实现

2.6模拟移相器的性能指标

2.6.1模拟移相器的线性调相

2.6.2模拟移相器的插入损耗波动

2.7开关型数字衰减器

2.7.1微波开关

2.7.2 PIN二极管的基本特性

2.7.3 PIN开关的插入损耗

2.7.4数字衰减器

3电路优化设计与仿真

3.1功率分配器的设计

3.2 360°模拟移相器的设计

3.2.1变容二极管参数的选择

3.2.2 3dB耦合器的设计

3.2.3模拟移相器的仿真

3.3数字衰减器的设计

3.3.1 π型衰减器的设计

3.3.2开关型数字衰减器的仿真

3.4单节阻抗变换器

3.5直流驱动电路

4模拟移相器组件的实测

4.1模拟移相器组件的加工与调试

4.2模拟移相器实测结果

4.3误差分析

结论

致谢

参考文献