基于NIOSⅡ实现的船载雷达监控系统设计

文章研究了船载相控阵风廓线雷达监控系统的关键技术,并提出了最新解决方案。利用Altera公司开发的基于SOPC技术的NiosⅡ嵌入式处理器设计,实现了船载相控阵风廓线雷达天线波束在大地坐标系、甲板坐标系和天线坐标系之间的方位角及俯仰角的坐标变换,并利用NIOSⅡ完成船载相控阵风廓线雷达电子波束的预测修正补偿算法,实现船载相控阵风廓线雷达对于空中方位目标的实时而准确的跟踪测量。仿真结果表明,坐标变换一次所需的时间约为7 ms,标量卡尔曼预测算法一次预测所需时间不足1 ms。     

船载雷达风负载设计

风负载是船载雷达天线设计计算时的一项重要内容.对风力矩的影响因素进行分析,结合船载雷达设备重点对风速设计方法进行研究,并介绍减小风负载的措施.     

风廓线雷达测风和气球测风资料对比分析

在简述风廓线雷达及气球测风原理的基础上,把风廓线雷达探测资料与当地探空资料进行对比分析,发现风速风向一致性较好.利用大理风廓线资料与云南5部探空雷达资料对比发现,风廓线资料与丽江探空雷达资料最为接近,利用风廓线与丽江探空逐日U风、V风资料对比分析发现在700 hPa以上基本一致,说明风廓线雷达资料是可信的.     

分布式MIMO数字阵列雷达检测性能研究

提出了一种多输入多输出(MIMO)雷达模型,并分析了其检测性能.首先,建立了MIMO雷达的观测模型,并在此基础上给出了一定搜索范围和搜索周期条件下的目标回波信号模型;其次,在考虑信道互易性和多脉冲相参积累的条件下,给出了信号处理流程并推导了相应的似然比检测器;最后,对其检测性能进行了仿真,并与其他MIMO雷达和相控阵雷达进行了性能比较.结果表明:天线分置导致的波束展宽带来的相参积累时间的延长,以及天线收发共用导致的信道互易性,都可提高MIMO雷达的检测性能,在天线数不大于6且检测概率大于0.5的条件下,其检测性能明显优于相控阵雷达.     

某机载雷达二维波束空域稳定算法及实现

搜索波束空域稳定技术是机载相控阵雷达的关键技术之一。空域稳定作用是机载雷达在载机姿态角变动时,搜索波束俯仰角度、水平角度与大地水平面保持不变。本文通过坐标系转换的二轴稳定方法,设置天线阵面下俯仰角度和水平角度实现雷达波束搜索的区域基于载机平台坐标系,使雷达工作在预定的空域。     

二维有源相控阵天线跟踪技术研究

当载体姿态变化时,利用惯导信息引导安装在移动载体上的二维有源相控阵天线波束指向卫星。首先对卫星在地理坐标系、载体坐标系和天线坐标系中的位置进行简要介绍,然后对跟踪目标角进行解算,最后通过跑车测试,验证了该跟踪技术的可实施性。     

卫通的数字移相电路设计与建模

相控阵天线利用移相器改变波束指向使其对准卫星,同时完成信息交换。每个天线阵列都要使用移相器来完成波束扫描,因此移相器的参数指标,对整个相控阵系统至关重要。设计了一款适用于大S相控阵天线的六位数字移相电路,此电路由六个相移单元级联得到,小相位与大相位分别采用加载线单元与开关线单元实现。通过ADS对移相单元建模与优化,最后得出:在1.995GHz-2.185GHz频段里,中心频点处相移差低于0.6°,插损低于1.35dB,驻波比优于1.45,仿真数据显示,此研究达到大S天线进行波束扫描的移相器的要求。     

利用相控阵雷达对2020年5月闽南一次降雹过程分析

利用厦门翔安X波段相控阵雷达,结合厦门海沧S波段双偏振雷达、风廓线雷达等多源观测资料,对2020年5月闽南沿海一次罕见大范围降雹过程进行了分析.研究表明,此次过程是一次发生在副高边缘暖湿气流控制下低层暖强迫型强对流,午后西南风超低空急流的建立极大改善了水汽及不稳定条件,地面冷锋入倒槽触发大范围强对流.相控阵雷达分析表明...     

基于串行RapidIO的舰载相控阵雷达波束控制设计

为了提高舰载相控阵雷达波束指向捷变能力,设计了一种分布式波控系统,其中传输方式采用串行RapidIO,波控主机采用PowerPC矢量运算处理器,子阵运算模块为FPGA。重点推导了舰载相控阵雷达波控码的公式,实现了RapidIO的初始化编程,以及波控主机的波控任务编程。测试波控码的计算和RapidIO通信时间,设计方案能够满足舰载相控阵雷达的波束切换时间指标。     

相控阵天线零相位误差法的波束指向分析

受数字移相器量化相位影响,相控阵天线波束指向精度偏离预定指向.提出了零相位误差法用于改进波束指向精度的问题,并推导出零相位误差法提高指向精度的理论公式.计算结果表明,所给出的理论公式是正确和有效的.零相位误差法具有经济适用、便于实现的优点.它在现有硬件的基础上,可以有效地提高相控阵天线的波束指向精度,从而改善相控阵天线抗干扰的能力.在普遍使用的3位数字移相器情况下,波束指向的精度控制在0.012以内,大幅度提高了现有指向精度水平.     

电子对抗相控阵接收天线的波束控制系统

波束控制系统是电子对抗相控阵接收天线波束扫描的控制核心,其性能好坏直接影响到相控阵接收天线的功能.本文在自行设计的电子对抗相控阵接收天线的基础上,介绍了用TP801—B单板机、MS—51单片机构成的波速控制系统,并给出了相应的硬件设计原理图及部分程序流程图.经与相控阵接收天线联接测试表明,两种波束控制系统均能输出正确的配相值,并能根据外部命令进行相应的处理和显示,工作稳定,显示正确.     

相控阵靶标雷达模拟新方法

提出一种模拟相控阵靶标雷达的新方法. 用机械扫描雷达模拟相控阵雷达天线的主瓣电磁辐射特性;用喇叭天线阵列雷达模拟相控阵雷达天线副瓣电磁辐射特性;通过控制机械扫描雷达和喇叭天线阵列雷达的发射机分时交替发射,模拟相控阵雷达在空间的主、副瓣交替扫描特性. 仿真结果表明,该方法可以逼真地模拟相控阵雷达天线电磁辐射特性,同时极大地降低相控阵靶标雷达的研制、使用、维护成本,加快研制周期.     

基于数值模式订正背景场的多普勒雷达径向速度退模糊的改进

针对多普勒雷达径向风存在速度模糊的问题,提出一种基于数值模式背景场信息且对背景场信息再订正的雷达径向速度退模糊方法.利用中尺度数值模式模拟大气三维风场并将其作为背景场,基于背景参考和连续性原理对背景场进行多次风速偏差订正,使用订正后的背景场对雷达径向速度进行退模糊.针对两次台风个例进行多普勒天气雷达径向风的速度退模糊试验.结果表明,经过多次偏差订正的模式背景风场与观测的径向风偏差较小,能够较好地实现速度退模糊效果,避免径向速度大片区域无法退模糊或错误退模糊的问题,模糊区域径向速度廓线的不合理突变得到有效纠正,并能够在雷达各个仰角有效纠正一次模糊和二次模糊.     

一种强互耦阵列天线的校正方法

Vivaldi天线因具备优异的宽带扫描性能,被广泛应用于雷达、无线通信、测向系统等领域.由于Vivaldi天线单元组阵后存在强电磁耦合作用,使阵列方向图失真引起波束指向偏差,影响测角精度.针对相控阵天线单元间由于互耦引起阵列方向图失真,导致阵列天线波束指向产生偏差这一问题,提出了一种基于最小二乘互耦矩阵的相位校准方法对波束指向进行校正,最后采用了一组X波段的16单元Vivaldi阵列天线进行仿真实验.仿真实验结果表明,针对Vivaldi天线阵列在强互耦情况下波束指向存在偏差这一问题,该校正方法可以对该阵列天线波束指向偏差进行有效校正,为工程应用奠定了理论基础.     

基于相位交织的相控阵雷达通道幅相误差在线监测和校正方法

针对相控阵雷达天线通道间存在幅度和相位误差,使得天线系统性能恶化的问题,该文采用一种相位交织算法实时提取一维相控阵雷达天线阵元幅度相位值,实现了天线性能在线监测和校正;并利用提取的阵元幅相信息形成方向图,根据波瓣统计特征,对天线性能进行评估。仿真和试验数据验证了该文方法是有效可行的。     

相控阵雷达波控系统移相器位数的选取

使用微分求导法,得出相控阵雷达波束跃度,并通过其与相控阵雷达移相器的阵内移相量和半功率点波束宽度之间的关系,提出了一种移相器位数选取的标准,通过取不同的移相器位数对相控阵雷达波束覆盖程度的影响和仿真其雷达波束扫描方向图进行比较,验证了其合理性和适用性。     

相控阵雷达多通道天线方向图建模与仿真

相控阵雷达天线方向图建模是相控阵雷达系统建模仿真中的关键技术之一.本文从理论上分析了天线方向图函数,提出了一种相控阵雷达多通道天线方向图建模与仿真算法.基于相控阵天线的矩形平面模型,我们通过配置不同的天线阵元矩阵参数,最终获得了不同通道的天线方向图.文中的算法不仅能够较为便捷地获取常规的和差通道天线方向图,而且能够获取其它任意通道天线方向图.仿真结果验证了建模方法和数学模型的正确性.     

全双工相控阵天线收发隔离分析

雷达和通信系统在系统组成上具有较大相似性,为雷达通信一体化设计提供了可能性。根据全双工通信系统收发同时工作特点,对雷达通信系统常用相控阵天线进行收发隔离分析。提出了收发隔离设计考虑要素,结合案例给出了收发隔离详细计算过程,并推广至多通道相控阵天线收发隔离设计,可用于指导全双工相控阵天线工程设计实现。     

基于GPIB的有源相控阵天线自动测试系统

针对大规模有源相控阵天线中的通道数量多,测试工作量大的特点,设计了一种基于GPIB的自动测试系统,可对有源相控阵天线通道幅相特性进行自动化测量.与手动测试方法相比,本系统大大提高了有源相控阵天线通道测试的效率和准确性,实现了测试数据格式化存储,方便雷达波控系统利用测试数据做进一步的通道幅相校准.实际应用表明,该系统运行稳定,可靠性高,能够满足实际工程的需求.     

大口径宽带数字延时相控阵天线

不同于窄带相控阵天线,空间色散和时间色散是大口径宽带相控阵天线需要解决的2个主要问题。文章采用了子阵加数字延时滤波器的整体结构设计,把大口径阵列划分为很多个较小口径的子阵,并采用传统窄带相控阵天线加权方法,完成子阵的波束合成;子阵间的波束合成,则采用数字延时滤波器实现。在介绍了子阵划分方式的基础上,对延时滤波器的时域设计方法进行了阐述和分析。通过延时滤波器仿真,证明了滤波器设计方法的正确性;通过系统方向图仿真,证明了子阵加数字延时滤波器的设计方法,克服了空间色散和时间色散问题。