Модуль бортовой цифровой антенной решетки

• Автор: Малахов, Роман Юрьевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Анализ требований к составным элементам приёмопередающего модуля цифровой антенной решетки
1.1. Анализ современного состояния приёмопередающих модулей антенных решеток
1.2. Цифровая элементная база приёмопередающих модулей
1.3. Квадратурный модулятор в качестве устройства управления амплитуднофазовым распределением цифровой антенной решетки
2. Приёмопередающий модуль цифровой антенной решетки
2.1. Обоснование структуры модуля
2.1.1. Передающий тракт модуля
2.1.2. Приёмный тракт модуля
2.2. Амплитудно-фазовые ошибки передающего тракта модуля
2.3. Анализ энергетических характеристик антенной решетки на основе цифровых приёмопередающих модулей
3. Усилитель мощности в составе приёмопередающего модуля цифровой антенной решетки
3.1. Влияние точности определения параметров транзисторов на частотные характеристики усилителей мощности
3.2. Моделирование мощного СВЧ транзистора
3.2.1. Алгоритмы определения параметров мощного СВЧ транзистора
3.2.2. Нелинейная модель мощного СВЧ транзистора на тестовой плате
3.3. Методика определения параметров мощного СВЧ транзистора
3.3.1. Определение номиналов элементов, моделирующих контактные площадки транзистора
3.3.2. Определение номиналов элементов резонансных контуров
4. Экспериментальные исследования элементов цифрового приёмопередающего модуля
4.1. Измерение п расчет параметров транзисторов на тестовой плате
4.2. Верификация результатов нелинейного моделирования мощного СВЧ транзистора
4.3. Разработка усилителя мощности передающего тракта цифрового приёмопередающего модуля
4.3.1. Разработка предварительного Са1Ч[ усилителя мощности
4.3.2. Разработка топологии оконечного СаИ усилителя мощности
4.3.3. Изготовление и измерение параметров предварительного усилителя
мощности
4.4. Разработка элементов цифрового приёмопередающего модуля
4.4.1. Формирователь сигнала передающего тракта
4.4.2. Цифровая часть приёмного тракта
4.4.3. Технико-экономические обоснование разработки модуля
Заключение
Список используемых сокращений
Список литературы

Введение
Современные бортовые радиоэлектронные системы (РЭС) находятся в быстро меняющейся радиотехнической обстановке, поэтому их функциональные возможности должны обеспечивать гибкое изменение характеристик в зависимости от режима работы.
Задача комплексирования функций, выполняемых антенной системой, возникает при разработке бортовых многофункциональных радиолокационных систем (РЛС), осуществляющих обнаружение, сопровождение и идентификацию объектов, а также при совмещении функций РЛС и системы радиопротиводействия в одной антенне [1 —4].
Применение активных фазированных антенных решеток (АФАР) в многофункциональных бортовых РЭС выдвигает ряд технических и научных проблем: обеспечение высокого уровня излучаемой мощности с ограниченной апертуры АФАР [5]; построение надежных полупроводниковых приемопередающих модулей (ППМ) на активных элементах с высокими КПД и коэффициентом усиления по мощности и стабильной фазовой характеристикой в широкой полосе частот, минимально возможным уровнем внеполосного излучения; разработка методов проектирования с учетом минимизации массы, габаритов, стоимости.
Существенное изменение входных сопротивлений излучателей при сканировании и смене режима работы АФАР обуславливает изменение характеристик активных элементов модуля и может нарушить их устойчивость. Это обстоятельство надо учитывать при проектировании выходных мощных каскадов передающей части 1ШМ.
Необходимо отметить наиболее важные проблемы построения различного класса бортовых многофункциональных радиосистем:
- создание новых схем построения АФАР на основе перспективной полупроводниковой цифровой элементной базы, обеспечивающих возможность совмещения ряда функций в одной антенной системе;

2. Приёмопередающий модуль цифровой антенной решетки
Антенные решетки бортовых РЭС, реализующие принцип ЦДО, являются в настоящее время одним из приоритетных направлений в развитии антенной техники [34, 35]. Формирование диаграммы направленности на прием в таких решетках осуществляется в цифровом виде после двойного понижения частоты и аналого-цифрового преобразования в приёмном тракте, что уменьшает динамический диапазон системы, вносит дополнительные амплитудно-фазовые ошибки, увеличивает габариты приёмного тракта.
Поскольку общее количество ППМ ЦАР может составлять несколько тысяч, то проблема разводки сигнала от СВЧ генератора несущей ко входам передающих каналов ППМ, снятие и обработка сигнала с выходов приемных каналов ППМ очень сложна. Кроме того, существенной задачей является отвод тепла от активных приборов в условиях компактного размещения модулей. Традиционная структура ЦАР представлена на рисунке 2.1.
В последнее время появились публикации с примерами структур ЦАР, в которых отсутствует СВЧ распределительная система. В работе [8] предлагается использовать в качестве источника СВЧ сигнала ЦАП, входящий в состав ППМ. Известны также патенты, в которых предлагается антенная решетка, в состав каждого ППМ которой входит прямой цифровой синтезатор частоты и синхросигналов (ССЧ) [36-38]. В таких ССЧ формирование требуемых параметров сигнала (частота, фаза, амплитуда) осуществляется цифровыми методами с последующим цифро-аналоговым преобразованием и фильтрацией широкополосного шума ЦАП.
Для получения на выходе ЦАП синусоидального СВЧ колебания на его вход необходимо подать последовательность отсчетов функции sin, следующих с частотой дискретизации. Частота дискретизации ЦАП в этом случае по теореме Котельникова должна быть как минимум в 2 раза больше максимальной частоты в спектре выходного СВЧ сигнала.