參考文獻:
- 相控陣天線移相器位數的選取
- 相控陣雷達波控系統移相器位數的選取
- 移相器位數對相控陣天線指向精度影響。
移相器是控制信號相位變化的控制原件。依據不同的定義方法,移相器可以划分為不同的種類。根據控制方式不同,有模擬和數字;根據工作方式不同,分為反射型和傳輸型;根據電路拓撲不同,可分為加載線型、開關線型。
移相器原理:
相位移移相器:
定義:
在工作頻率上具有平坦群延遲的頻率響應,波前平面不隨插入相位的變化而改變的控制器件。
1、對不同的相對相位移,具有平坦的頻率響應;
2、具有固定的群延遲(輸入射頻信號脈沖包絡的時序不變)
相位移移相器可以應用於多路間隔不同脈沖的接收-合並機中,將射頻信號對位在脈沖的包絡內而不會改變脈沖邊沿的時序。然而,由於“相位偏斜”和“脈沖展寬”效應的限制,相位移移相器無法應用於大孔徑相陣天線的寬帶波束形成網絡中。
時延遲移相器:
定義:在工作頻率帶寬上具有平坦的群延遲頻率響應,但波前平面隨插入相位的變化而改變的控制器件。
1、具有線性的相對相位移頻率響應,其梯度隨相對位移的變化而變化;
2、具有波前平面不同、平坦的群延遲頻率響應。(導致輸入射頻信號脈沖包絡時序的改變)
相控陣雷達移相器位數選擇:
相控陣天線是有許多按照一定規律布置的天線單元組成。每個天線單元上都設置一個移相器,用以改變天線單元之間信號的相位關系,所有天線單元在移相器的控制下協調地改變相位,從而實現波束在空中的旋轉掃描,即實現了相控陣天線的步進波束掃描。
移相器相位分布是離散的,因此決定了天線波束位置也是離散的。相鄰兩個波束指向的間隔成為波束躍度。天線躍度不宜過大,因為在掃描過程中,希望天線波束的最大值能夠准確地對准目標,過大不但會導致信噪比的損失,同時跟蹤精度會受到影響,易造成目標丟失。
目前相控陣天線主要采用數字移相器,通過控制各幅度單元的相位,改變天線方向圖最大值的指向,來實現天線掃描。移相器的位數是直接決定了相控陣雷達抗干擾能力、靈敏度和精度等重要指標。一般位數越高越好,但高位移相器實現困難。
數字移相器的相移量以二進制形式表示,在掃描過程中通過有規律的更新相位量來實現天線的定向掃描。移相器的相移量與相控陣天線波束指向角之間的關系為:
為移相器的相移量;
為波束指向角;
為波長;
為相控陣天線陣元的間距。
移相器的最小相移值為:
(2)
K為數字相移器的位數。
所以相鄰兩個移相器相移量的差一定為移相器最小相移
的整數倍,則移相器第n個相移量可表示為:
(3)
其中n為整數。
聯立式2和3可得第n個天線波束的指向角為:
同理第n-1個天線波束指向角可表示為: