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基于多波束相控阵天线测量的控制系统设计

王鸿雁  
【摘要】:相控阵天线的方向图是衡量天线参数的重要方式。测试天线方向图需要对有源天线进行控制形成波束扫描,从而得到天线在不同频率和不同波位的幅度相位等参数。但传统天线测试系统只能进行单频点、单波位测试,即测试人员在每测量完一个频点和一个波位后都需要对测试参数进行更改,效率低下、重复劳动、极大浪费人力物力。因此,天线快速自动测试对天线测量具有重要意义,本文主要研究基于相控阵天线多波束快速测量的控制系统。首先,介绍了天线测量参数与测量技术;针对天线测量系统的需求以及天线测试系统和天线控制单元的需求提出波控系统实现方案;基于NSI-MI通用天线测试系统,提出多波束测量控制系统上下位机实现方案。其次,结合某型号相控阵天线,设计了具有通用与专用相结合的测试波控器;通过分析波控器需求实现波控器的硬件设计和软件设计;基于FPGA开发了相控阵天线快速测试系统所需波控器;为实现波控器与测量系统的兼容性与实用性,基于SolidWorks开发了一个波控器机箱。然后,为满足参数输入和监控天线状态的目的,提出了一套基于C++的上位机程序实现方案;并针对系统要求进行相应程序开发;开发完成后通过软件本身的调试以及和波控器的联合调试确保软件运行可靠。最后,对波控系统进行测试。重点研究在波控系统控制下的天线单波束与多波束测量得到的天线方向图与标准暗室测出的方向图的误差范围,确保波控系统包括波控器、波控系统上位机、波控器机箱的稳定可靠运行。


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