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德、法、英三国“眼镜蛇”反炮兵雷达研制工作接近尾声

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现代兵器 1996年第4期 30-32页

作者：辛健成

“眼镜蛇”雷达系统是德、法、英三国联合研制的反炮兵雷达。总体简介战术性能该雷达的战术性能完全符合三国对反炮兵雷达论证时提出的要求。每个师一般需要配置2个系统。该系统具有机动性好,能实时

关键词：雷达系统侦察系统炮兵雷达眼镜蛇有源天线雷达信号处理信号处理机战术性能地炮射击指挥系统

北斗导航天线前端低噪声放大器模块的设计研究

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北斗导航天线前端低噪声放大器模块的设计研究

作者：李品电子科技大学

学位级别：硕士

本论文主要介绍的是北斗卫星导航系统中低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)和微带天线的设计研究,以及基于低噪声放大器的有源天线的初步研究。文中研究了基于低噪声晶体管放大器和集成芯片的低噪声放大器,设计了偏置电路,匹配电路... 详细信息

本论文主要介绍的是北斗卫星导航系统中低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)和微带天线的设计研究,以及基于低噪声放大器的有源天线的初步研究。文中研究了基于低噪声晶体管放大器和集成芯片的低噪声放大器,设计了偏置电路,匹配电路,实现了低功耗、低噪声、高增益的指标要求。同时,设计一款应用于北斗导航系统的微带天线,法向以及低仰角的性能良好。并完成了基于低噪声放大器的有源天线的仿真和测试。本文首先对低噪声放大器的相关理论进行阐述,如:二端口网络,匹配网络,传输线理论以及噪声等相关理论。根据指标要求设计了一款北斗二代B3频段(1268MHz±10MHz)的高增益低电流的两级低噪声放大器,第一级采用噪声性能好、偏置电流小的E-PHEMT低噪声放大晶体管,第二级采用增益性能好、偏置电流小的集成MMIC低噪声放大芯片,设计中采用LC元件设计匹配网络,通过引入源极负反馈提高放大器稳定性以及调节电压驻波比和噪声系数。通过ADS原理图与Momentum版图的联合仿真,验证射频PCB设计的可行性。最后进行加工,焊接,测试以及调试。另外设计了一款基于MMIC的两级低噪声放大器,工作频段L波段,采用LC元件进行匹配电路的设计,在满足噪声系数指标的要求下,以更高的增益和更低的偏置电流来实现,最终覆盖L波段的多个常用频段。其次设计了一款应用于北斗导航系统的右旋圆极化微带天线,工作频率为北斗二代B3频段(1.268GHz±10MHz),采用3dB分支线耦合器进行双馈以实现右旋圆极化,并在辐射贴片中引入短路金属孔,改善轴比和和阻抗性能。最终实现了低仰角性能良好的右旋圆极化微带天线。然后对基于低噪声放大器的有源天线进行了设计尝试,首先设计一个B3频段的单级低噪声放大器,以背馈的方式与天线进行集成,并对其进行接收性能测试对比。

关键词：北斗导航系统低噪声放大器微带天线有源天线 3dB 分支线耦合器

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小型化北斗导航天线及阵列设计

小型化北斗导航天线及阵列设计

作者：李双西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着北斗卫星导航系统应用的日益广泛,导航终端设备的体积也越来越小,导航天线作为终端设备的关键器件,其小型化研究变得越来越重要。本文围绕北斗卫星导航系统的要求,首先设计了一款具有低噪声系数、高增益的低噪声放大器模块,该低噪... 详细信息

随着北斗卫星导航系统应用的日益广泛,导航终端设备的体积也越来越小,导航天线作为终端设备的关键器件,其小型化研究变得越来越重要。本文围绕北斗卫星导航系统的要求,首先设计了一款具有低噪声系数、高增益的低噪声放大器模块,该低噪放模块工作于北斗B3频段(1258.29-1278.75MHz)。低噪声放大器由场效应晶体管ATF-54143、低噪声放大器芯片MGA-86563和声表面波滤波器TA0862A级联组成,使用ADS对整个链路进行仿真。结果表明,在整个工作频段内,低噪放模块增益大于35.3dB,噪声系数在0.3dB以下,输入端口电压驻波比小于1.2。综合微带天线常用的小型化技术,将短路加载和开槽技术融合,提出耦合短路加载技术实现导航天线的小型化。同时,为拓宽导航天线的阻抗带宽,使用电磁耦合的方式进行馈电,提出一种Ψ型耦合馈电枝节,降低了导航天线阻抗匹配的难度。相比较于传统的微带天线,本文设计的小型化导航天线尺寸缩小约60%。同时,为了提高天线增益、改善导航系统整体的噪声性能,本文将低噪声放大器和导航天线协同设计,完成一款有源集成天线设计。在导航系统的抗干扰功能应用中,需要对天线组阵形成自适应导航天线阵列。本文将所设计的小型化导航天线单元,通过“平移式”阵元布局方式,组成三单元的导航天线圆环阵列,并对圆环阵列的性能进行了分析。

关键词：北斗导航低噪声放大器微带天线小型化有源天线圆环阵列

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基于非福斯特电路的宽带电小天线研究

基于非福斯特电路的宽带电小天线研究

作者：邱添南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着现代通信技术的飞速发展,人们对无线通信系统的要求越来越高。近些年来,通信设备的集成度不断提升,天线作为无线电子设备中不可或缺的一部分,无疑需要实现小型化的需求。无源电小天线遵循Bode-Fano约束准则,体积、带宽与效率互相构... 详细信息

随着现代通信技术的飞速发展,人们对无线通信系统的要求越来越高。近些年来,通信设备的集成度不断提升,天线作为无线电子设备中不可或缺的一部分,无疑需要实现小型化的需求。无源电小天线遵循Bode-Fano约束准则,体积、带宽与效率互相构成约束关系,难以在小型化的同时实现宽频带。而通过非福斯特电路等效的负阻抗元件可以有效抵消电小天线的大电抗,从而突破上述准则的限制,拓展天线的带宽,提高天线的辐射性能。本文从非福斯特电路设计以及性能分析出发,对基于非福斯特电路的宽带电小天线进行了深入研究,主要研究工作包括以下几个方面:1.以两个双极晶体管为核心,设计了一款能够实现等效负电容的非福斯特电路,并从非福斯特技术的原理出发,针对特定的环境与布局,结合对天线设计自由度的扩展,分析了本次非福斯特电路设计中各个参数对其性能的影响,将高敏感度的元件参数化并进行调试,提升了电路的稳定性与灵敏度,最终得到了能够实现负阻抗效果的电路最优模型。2.设计了一款工作在130MHz-900MHz频段的有源天线,选用线栅双锥天线作为非福斯特电路匹配的对象,通过分析天线的阻抗特性,得到双锥天线的等效电路模型,并在ADS仿真软件中运用晶体管设计出与之匹配的非福斯特电路。最终匹配后的有源双锥天线在工作频段内输入电抗趋近于0Ω,辐射电阻保持在50Ω左右,端口阻抗匹配大大改善。在工作频段内,S11参数均小于-10d B,绝对带宽从130MHz提升至770MHz,相对带宽从20%提升至148%,辐射性能得到极大改善。3.设计了一款工作在250MHz-850MHz频段的一体化有源天线,选用应用性更广的蝶形天线作为非福斯特电路匹配的对象。将非福斯特电路以焊接的方式镶嵌于缝隙天线的背面进行一体化设计,使有源天线系统不再由天线与PCB板两部分构成,而是直接在天线介质基板上进行电路搭建,小型化更加彻底,高度集成化的设计在后续使用时也更加方便。并通过分析有源蝶形天线一体化后的馈电网络,比较了不同馈电位置与馈电方式对天线性能的影响。最终优化后的有源天线在工作频段内S11仿真结果全频段小于-10d B,在谐振点达到-24d B,相对带宽对比匹配前提升了109%,增益提升了5.8d B。对该有源天线进行了加工测试,实测结果与仿真结果一致。

关键词：电小天线非福斯特电路有源天线阻抗匹配负阻抗变换器

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移动通信天线的研究与设计

移动通信天线的研究与设计

作者：聂清西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着下一代通信系统(5G)通信协议标准的制定和频段规划的正式发布,关于5G相关具体应用技术的研究成为移动通信领域的研究热点。下一代移动通信系统对天线性能的要求越来越高,传统天线及阵列由于存在体积大、集成度低、功耗大等问题,很... 详细信息

随着下一代通信系统(5G)通信协议标准的制定和频段规划的正式发布,关于5G相关具体应用技术的研究成为移动通信领域的研究热点。下一代移动通信系统对天线性能的要求越来越高,传统天线及阵列由于存在体积大、集成度低、功耗大等问题,很难适应日益复杂的电磁环境和应用场景。有源天线将射频有源电路直接与天线集成设计,相比于传统基站设备体积大为减小,可以有效降低系统损耗,提升系统性能,同时有源天线组成的阵列可以动态控制每个单元的幅度、相位甚至工作频率实现对天线辐射波束的灵活控制,还可以对垂直方向进行扇区划分,深度开发空间维度资源,利用空分多址技术充分提高现有低频段的频谱资源利用率。本文对在移动通信系统中极具发展潜力和性能优势的有源天线进行了研究。根据工信部正式发布的Sub 6G频段使用规划,3.3GHz.6GHz和4.8GHzGHz频段明确划分为5G低频段投入使用。本文首先对工作于3.3GHz.6GHz的双极化天线进行设计。考虑到天线需要与射频收发链路集成,因此采用耦合馈电形式的微带天线。天线采用两个相互垂直的H形缝隙实现双线极化特性。这类双极化天线的两个缝隙通常需要进行偏移以避免交叉重叠,但这种偏移会带来天线辐射特性的恶化。为了兼顾缝隙空间排布和平衡馈电,文中利用对称分布的双馈点对辐射贴片进行激励。并设计了规模为2×2的阵列,可用于后续的大规模MIMO天线系统中。阵列相邻单元之间采用反相馈电以抑制TM模降低交叉极化,提高天线隔离度。接下来对有源天线的收发链路进行设计。经过对现有主流收发架构的比较,结合应用场景选择采用数字中频架构。根据有源天线的设计指标确定中频频率、模块指标分配及链路关键器件选型,并根据关键器件的技术手册进行链路预算分析。对收发链路中的低噪声放大器、混频器、可变增益放大器等进行了仿真设计。并根据设计对各个功能模块进行加工调试。模块实际测试结果表明各个功能模块性能基本符合设计指标要求。方便灵活的实现阵列波束赋形和波束指向控制是有源天线在下一代通信系统中的典型应用和关键技术优势。本文最后采用第三章中设计的缝隙耦合微带天线单元组成规模为8×8的等间距矩形平面阵,采用智能优化算法对阵列进行方向图综合,对有源天线在移动通信系统中的性能进行模拟验证。在进行方向图综合的过程中采用了有源方向图提取的方法来确保阵列的方向图综合包含阵元互耦信息,使阵列综合的结果与实际更为吻合。

关键词：有源天线收发链路缝隙耦合 3.5GHz 波束赋形

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小型化弹载天线设计与研究

小型化弹载天线设计与研究

作者：石远程南京理工大学

学位级别：硕士

随着科技水平的发展,军事对抗中对于弹丸的功能需求不断增加,弹载各系统的小型化、集成化成为重要的发展趋势。弹载天线作为现代化军事通讯、探测、信息对抗系统的信号转换接口,其性能好坏直接决定了系统的性能。为了节省弹丸内部空间... 详细信息

随着科技水平的发展,军事对抗中对于弹丸的功能需求不断增加,弹载各系统的小型化、集成化成为重要的发展趋势。弹载天线作为现代化军事通讯、探测、信息对抗系统的信号转换接口,其性能好坏直接决定了系统的性能。为了节省弹丸内部空间和发射载荷、保证结构强度,小型化成为弹载天线的重要发展方向。本文结合课题需求,对于弹载应用中的小型化天线进行了一系列理论研究和工程实现。主要内容如下:第一部分,重点介绍了弹载天线的研究现状以及天线小型化技术。第二部分,设计了一款小型化共口径弹载有源天线。针对弹载导航与通信系统对于天线和射频前端高度集成以及电磁兼容的要求,设计了小尺寸的螺旋缝隙加载套筒单极子天线和功放电路作为数传发射有源天线;设计了小尺寸的圆极化圆环形微带天线和低噪放电路作为导航接收有源天线。对天线和有源放大器电路进行实物加工和测试,收发系统能够同时工作而互不干扰。第三部分,设计了一款小型化地面端接收有源天线。基于微带天线的基本原理,设计了一款小型化低剖面折叠空气微带天线和低噪声放大器电路作为地面端数传接收有源天线并对数传通信系统通信距离进行理论计算和测试,实测通信距离大于40Km,满足设计指标。第四部分,研究了小型化螺旋天线。首先,结合法向模螺旋天线的基本原理,通过加载介质棒和引入接地枝节设计出小尺寸法向模螺旋天线。接着,采用多谐振枝节技术设计出双频法向模螺旋天线。仿真结果表明,天线在B3和L1频段内具有良好的水平全向辐射特性。

关键词：弹载天线小型化单极子天线圆极化天线有源天线螺旋天线双频天线

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COBRA雷达系统

空天技术 1996年第2期 59-62页

作者：侯晓艳

ＣＯＢＲＡ雷达系统在现代火炮指挥过程中，对敌方火炮定位已逐渐成为成功地控制战场的一个主要因素。迄今为止德法两国在炮兵定位雷达方面均没有开展自己的重要研制计划。与之相比，美国和英国已经研制出了许多炮兵定位雷达系统。德国... 详细信息

ＣＯＢＲＡ雷达系统在现代火炮指挥过程中，对敌方火炮定位已逐渐成为成功地控制战场的一个主要因素。迄今为止德法两国在炮兵定位雷达方面均没有开展自己的重要研制计划。与之相比，美国和英国已经研制出了许多炮兵定位雷达系统。德国联邦国防军在１９７５～１９７７年试...

关键词：雷达系统侦察系统 COBRA 有源天线方案论证天线系统信号处理机炮兵陆军天线元现代火炮敌方欧洲

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UHF频段天线小型化研究及弹载应用

UHF频段天线小型化研究及弹载应用

作者：薛成南京理工大学

学位级别：硕士

UHF频段的电磁波具备较低的自由空间损耗和较强的绕射性能,因而被广泛用于远距离通信。传统的UHF频段的天线通常物理尺寸较大,难以满足小载体上的应用需求。随着材料技术和集成芯片技术的发展,小型化、集成化成为UHF天线的重要发展方向... 详细信息

UHF频段的电磁波具备较低的自由空间损耗和较强的绕射性能,因而被广泛用于远距离通信。传统的UHF频段的天线通常物理尺寸较大,难以满足小载体上的应用需求。随着材料技术和集成芯片技术的发展,小型化、集成化成为UHF天线的重要发展方向。本文结合课题需求,对UHF频段的天线小型化进行了一系列的理论研究与工程应用。主要内容如下:第一部分,重点介绍天线小型化技术,以及在此基础上的多频段技术。第二部分,对基于人工磁导体的正交振子天线进行研究,探索不同反射板对正交振子天线性能的影响。在此基础上,提出新型十字缝隙AMC结构,并应用于弯折的正交振子天线。结合天线的等效电路分析十字缝隙对天线阻抗匹配和圆极化性能的影响。第三部分,对小型化四臂螺旋天线进行研究。首先,结合四臂螺旋天线的基本原理,通过加载介质棒和增大旋转角设计出电小尺寸的原型天线。接着,采用多谐振枝节技术设计出改进的双频段天线。对设计的改进型天线进行加工测试,测试结果和仿真相吻合,天线在B3和L1频段内辐射性能良好。第四部分,设计了一款弹载小型化有源天线。针对弹载无线通信系统对天线和射频前端高度集成化以及电磁兼容的要求,设计了小尺寸的圆极化微带天线和低噪放电路作为接收有源天线;设计了小尺寸的桶形单极子天线和功放电路作为发射有源天线。

关键词： UHF频段小型化宽带圆极化天线四臂螺旋双频圆极化天线有源天线

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北斗双天线收发系统硬件设计

北斗双天线收发系统硬件设计

作者：王益千东南大学

学位级别：硕士

北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航定位与通信系统,北斗卫星导航系统的建立和使用摆脱了我国对GPS定位的依赖,打破了发达国家垄断卫星导航定位技术的局面,对我国具有重大意义。北斗导航终端的开发是北斗卫星导航系统发展的... 详细信息

北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航定位与通信系统,北斗卫星导航系统的建立和使用摆脱了我国对GPS定位的依赖,打破了发达国家垄断卫星导航定位技术的局面,对我国具有重大意义。北斗导航终端的开发是北斗卫星导航系统发展的重要一环,北斗收发模块可以收发北斗卫星导航系统的信息,完成北斗信号的滤波放大、解调、调制等功能,使用户获得通信信息和定位信息,是用户设备的重要组成部分。因此,北斗双天线收发系统设计具有较好的工程背景和应用价值。北斗双天线收发系统集成了北斗一代（RDSS）通信定位功能、北斗二代（RNSS）及GPS定位功能,硬件设计兼容无源天线和有源天线,可在任一天线模式下实现相同的通信定位功能。系统硬件设计主要由RDSS信号低噪声放大模块、RDSS信号变频模块、RDSS信号基带信号处理模块、RNSS信号低噪声放大模块,RNSS信号变频及基带信号处理模块、RDSS信号发射功率放大模块、射频开关电路、电源分配电路等组成。本文重点给出了北斗双天线收发系统硬件设计的功能要求、指标要求、关键器件选型、总体方案设计、原理图设计及PCB设计过程。为了能够增加北斗收发系统使用的灵活性、降低使用环境对系统工作的限制,系统同时支持无源天线和有源天线,接收和发射信号共用变频电路及基带信号处理电路,通过射频开关、双工器、功分器等实现射频信号的选通切换,通过设计可靠的射频开关电路、器件选型等保证在使用不同天线情况下都可以达到设计指标要求。在选通其中一个天线情况下,通过控制相应供电电源和提高隔离度来实现对另一个天线接收信号的干扰抑制。本设计为北京某研究所定制产品,旨在通过本产品具有的定位通信功能对运输车辆等进行平台化管理。通过单板调试、整机产品的调试验证,达到了设计指标要求,获得了用户的认可,目前已经批量使用。

关键词：通信定位无源天线有源天线硬件设计 PCB设计