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  • 移相器以及相控阵雷达移相器位数的选择

    参考文献:

    • 相控阵天线移相器位数的选取
    • 相控阵雷达波控系统移相器位数的选取
    • 移相器位数对相控阵天线指向精度影响。

      移相器是控制信号相位变化的控制原件。依据不同的定义方法,移相器可以划分为不同的种类。根据控制方式不同,有模拟和数字;根据工作方式不同,分为反射型和传输型;根据电路拓扑不同,可分为加载线型、开关线型。

    移相器原理:

    相位移移相器:

    定义:

    在工作频率上具有平坦群延迟的频率响应,波前平面不随插入相位的变化而改变的控制器件

    1、对不同的相对相位移,具有平坦的频率响应;

    2、具有固定的群延迟(输入射频信号脉冲包络的时序不变)

                                                     

      相位移移相器可以应用于多路间隔不同脉冲的接收-合并机中,将射频信号对位在脉冲的包络内而不会改变脉冲边沿的时序。然而,由于“相位偏斜”和“脉冲展宽”效应的限制,相位移移相器无法应用于大孔径相阵天线的宽带波束形成网络中。

    时延迟移相器:

    定义:在工作频率带宽上具有平坦的群延迟频率响应,但波前平面随插入相位的变化而改变的控制器件。

    1、具有线性的相对相位移频率响应,其梯度随相对位移的变化而变化;

    2、具有波前平面不同、平坦的群延迟频率响应。(导致输入射频信号脉冲包络时序的改变)

                                  

    相控阵雷达移相器位数选择:

      相控阵天线是有许多按照一定规律布置的天线单元组成。每个天线单元上都设置一个移相器,用以改变天线单元之间信号的相位关系,所有天线单元在移相器的控制下协调地改变相位,从而实现波束在空中的旋转扫描,即实现了相控阵天线的步进波束扫描。

      移相器相位分布是离散的,因此决定了天线波束位置也是离散的。相邻两个波束指向的间隔成为波束跃度。天线跃度不宜过大,因为在扫描过程中,希望天线波束的最大值能够准确地对准目标,过大不但会导致信噪比的损失,同时跟踪精度会受到影响,易造成目标丢失。

      目前相控阵天线主要采用数字移相器,通过控制各幅度单元的相位,改变天线方向图最大值的指向,来实现天线扫描。移相器的位数是直接决定了相控阵雷达抗干扰能力、灵敏度和精度等重要指标。一般位数越高越好,但高位移相器实现困难。

    数字移相器的相移量以二进制形式表示,在扫描过程中通过有规律的更新相位量来实现天线的定向扫描。移相器的相移量与相控阵天线波束指向角之间的关系为:

                                                                                    

      为移相器的相移量;为波束指向角;为波长;为相控阵天线阵元的间距。

    移相器的最小相移值为:

                                                                                                                             (2)

    K为数字相移器的位数。

     所以相邻两个移相器相移量的差一定为移相器最小相移的整数倍,则移相器第n个相移量可表示为:

                                                                                                              (3)

    其中n为整数。

    联立式2和3可得第n个天线波束的指向角为:

     同理第n-1个天线波束指向角可表示为:

                                                                                                        

                                                                                  

                                                                                    

                                   

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