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大气波导测量系统的电路设计与实现

张磊昂  
【摘要】:雷达是利用目标对电波的散射实现探测的,不均匀大气引起的电波折射效应使得电波传播轨迹发生弯曲。当大气折射率满足大气波导产生条件时,电磁波的传播将被限定在大气波导层内。此时电磁波传播的能量衰减很小,且可克服地球曲率的影响,传播距离远大于视在距离,因此可实现雷达超视距探测。目前,利用大气波导实现雷达超视距探测已成为扩大雷达探测范围的有效手段之一,也是雷达领域研究的热点问题之一。要实现雷达超视距探测,首要问题是对大气波导的特征信息进行精确测量。由于现有的大气波导预测模型和常采用气象仪器进行实时测量的精度较差,并且也无法达到在线测量的精度要求,使得利用大气波导进行雷达超视距探测始终处于理论研究阶段,无法满足现实应用需求,因此急需研制高精度的大气波导测量系统。本文根据大气波导测量系统研制的研究课题的要求,对基于微波谐振腔的大气波导测量系统中的电路进行了设计、仿真和实现。 大气波导能否存在取决于大气折射率梯度,因此大气波导测量系统测量的特征信息主要是大气中不同位置上的大气折射率。论文首先介绍了大气波导的环境特征和一般测量方法,在此基础上给出了可实现高精度在线测量大气折射率的大气波导测量系统的原理、组成和主要技术指标。然后对组成大气波导测量系统的各个电路单元,如晶体振荡器、中放电路、鉴相积分控制电路以及PLL频率合成器电路等进行了详细设计,同时对设计的电路进行了仿真、优化和制作。最后,将研制的各个电路单元与微波谐振腔一起组成大气波导测量系统,并进行联机性能测试和精度检验。结果表明,设计的各个电路单元满足了大气波导测量系统的整体设计要求。


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