远程微波系统间的相位同步

摘要

相对于传统单基地雷达，双基多基雷达在提供更加优良性能的同时，带来了富有挑战性的技术难题，其中相位同步是保证这些现代雷达优异性能的基础之一。随着实际应用的需求，远程的且不随距离变化的相位同步正变得越来越重要，尤其是当分布式远程微波系统之间存在相对运动的情况。另外在波束成形、相控阵等方面，相位同步也扮演着重要角色。
　　本文主要研究了基于远程分布式相位环路的相位同步方案。文中介绍了该方案的原理，给出了基于该原理的相位域分析模型，并推导出在不同运动状态下系统输出信号的相位差稳态响应。进一步地，利用Matlab中的Simulink工具建立了仿真模型，并模拟出不同的运动情况。为实际验证理论和仿真分析，设计实现了一个工作于UHF频段的样机系统，并在微波暗室中进行了实验来验证相位同步和远程微波系统间相对运动之间的关系。
　　所有的分析、仿真和实验结果表明，远程微波系统在相对静止和存在相对匀速运动的情况下是稳定的，此时可建立相位同步。基于这样的分析和实验结果，本文提出，在现有相位远程锁相环路的基础上，增加一个额外的含有特殊运动补偿模块的锁相环路，则由于匀速运动引起的本地端和远端系统间的相位差可以补偿掉，使得在运动的分布式系统中同样可实现相位同步。相应的理论分析证明了运动补偿模块物理实现的可行性。所提出的运动补偿的方法为存在相对运动的微波系统间相位同步的技术难题提供了一个解决方案，可以应用于星载双基多基合成孔径雷达等。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 相位同步应用背景及概念意义

1．1．1 背景

1．1．2 相位同步概念及意义

1．2 相位同步国内外研究现状

1．3 本文研究内容

1．4 本文结构

2 基本理论及相位同步原理

2．1 基础理论

2．1．1 锁相环PLL(Phase Locked Loop)建模

2．1．2 拉普拉斯变换终值定理

2．1．3 洛必达法则

2．1．4 罗斯稳定性判定准则

2．2 相位同步相关实施方案

2．2．1 空间分布式锁相环路

2．2．2 数模混合相位同步

2．3 RPLL相位同步原理

2．4 本章小结

3 建模及仿真分析

3．1 RPLL相位域模型

3．1．1 RPLL系统传函

3．1．2 RPLL系统相位差响应

3．2 Simulink模型仿真

3．3 本章小结

4 样机与实验

4．1 样机实现

4．2 实验测量

4．2．1 信号环路的建立

4．2．2 实验系统搭建

4．2．3 样机系统的相位噪声性能

4．2．4 实验测量和分析

4．3 匀速运动相位差补偿方案

4．4 本章小结

5 远程相位同步的应用展望

5．1 引言

5．2 平方千米阵列

5．3 太阳能空间站

6．结束语

参考文献

科研成果