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光控相控阵雷达及信号光接收实现技术

安涛  
【摘要】: 传统相控阵雷达虽然具有众多的技术和战术性能优势,但是由于受到阵列孔径渡越时间的限制,只能在相对窄的信号带宽下工作,从而限制了相控阵雷达在高技术、高性能要求领域的应用。而光控相控阵雷达采用光电子技术,通过光实时延迟的方法来抵消孔径渡越时间,可以实现相控阵雷达的宽带宽角扫描;同时也可以使得相控阵雷达小型化,并具有强的抗电磁干扰的能力;另外,由于光纤传输具有损耗低、频带宽等固有优点,采用光纤连接雷达天线和雷达控制中心,可以使两者的距离较采用同轴电缆有较大的提高,更有利于保护雷达控制中心。因此,光控相控阵雷达能够满足现代战争对雷达全方位、高性能的发展要求,成为相控阵雷达发展的一个重要方向。 本文着重在相控阵雷达系统的基本原理和有关性能参数分析的基础上,建立了光控相控线性阵列的数学模型。针对X波段信号,仔细研究了光控相控阵的瞬时带宽问题和子阵数问题,分析了光控相控阵列方向图偏移与信号带宽及子阵数的关系,光控相控阵列方向图主瓣展宽与带宽的关系,方向图旁瓣电平与子阵数的关系,脉冲压缩与信号带宽及子阵数的关系,完成了相应的仿真,通过与普通相控阵的对比,总结出了光控相控阵相对于传统相控阵的巨大优势。 X波段光控相控阵雷达光链路的实现方案也是本文的论述对象。本文对光收发系统和光实时延迟线结构的实现方案进行了论述,并对相关器件进行了介绍,对X波段光链路进行了很有成效的探索。 本文还论述了光接收机前置放大器,包括前置放大器的性能参数、电路类型的选择和前置放大器的设计等。主要介绍了分立元件设计放大器的相关理论、方法和步骤,采用ADS仿真软件对放大器进行仿真,此方法简单适用,其仿真结果与实际吻合较好。放大器稳定是首要条件,匹配网络和偏置网络设计的好坏直接关系到放大器的性能,放大器的各个性能指标的最佳值是不能兼得的,具体设计过程中应适当地折衷。 同时,文中给出了结合相关理论设计出的具有较大1dB压缩点的低噪声放大器,并给出了相应的实验结果和测试曲线。


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