光纖延遲線與多波束應(yīng)用研究.pdf

1、傳統(tǒng)相控陣天線技術(shù)已經(jīng)很成熟,但是它受到渡越時間和孔徑效應(yīng)的影響,不能實(shí)現(xiàn)寬帶、大角度掃描。光控相控陣天線利用實(shí)時延遲可以抵消孔徑渡越時間,解決寬帶和波束偏斜的問題。光控相控陣天線相還具有體積小、質(zhì)量輕、損耗低、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。多波束光控相控陣天線是通過光延遲來實(shí)現(xiàn)多波束的,它可以減小搜索間隔時間,利用光的分光和合光,將很容易實(shí)現(xiàn)波多束的形成。
　　本文首先建立了光控相控陣天線的數(shù)學(xué)模型,并對其各個性能參數(shù)的理論公式進(jìn)行了推導(dǎo)。理論

2、上分析了在子陣上采用光實(shí)時延遲的結(jié)構(gòu)中影響帶寬和波束偏移的因素,并使用Matlab進(jìn)行了仿真。
　　其次建立了光電探測部分的模型并進(jìn)行了噪聲系數(shù)理論公式的推導(dǎo)。忽略頻響,建立強(qiáng)度調(diào)制直接探測光鏈路的小信號模型,對其鏈路的增益以及噪聲系數(shù)的公式進(jìn)行了推導(dǎo)。然后對波束形成陣列建立了模型,利用光纖鏈路中所推導(dǎo)出的增益和噪聲系數(shù)的公式推導(dǎo)了陣列的噪聲系數(shù)公式。分析并仿真了光纖鏈路的衰減、陣元數(shù)以及前置放大器的增益對噪聲系數(shù)的影響,8陣元存

3、在探測飽和時噪聲系數(shù)可以做到3.83dB。對存在鏈路噪聲信號的16、32陣元的線陣進(jìn)行仿真,鏈路的噪聲主要影響副瓣電平的升高,當(dāng)信噪比小于15dB時副瓣電平將上升很多。
　　然后介紹了溫度引起的延遲誤差、陣元失效誤差以及隨機(jī)誤差的來源及對波束的影響。其次對副瓣電平和波束偏斜的統(tǒng)計(jì)理論公式進(jìn)行了推導(dǎo),對隨機(jī)幅相誤差對波束的影響進(jìn)行仿真分析,延遲誤差主要影響波束的指向角,推導(dǎo)出了延遲誤差均方值和指向角偏移的關(guān)系式。在0~3ps范圍內(nèi),

4、取100次指向角偏移仿真值的均方值畫出的圖和理論公式畫出的曲線圖一致。副瓣電平主要受幅度誤差的影響,誤差越大副瓣電平上升的越多。
　　最后,介紹多波束形成的基本原理,設(shè)計(jì)了一種光控多波束形成的結(jié)構(gòu),每個波束都可以獨(dú)立掃描。信號頻率為??GHz,對于4波束??陣元的結(jié)構(gòu),幅相誤差服從正態(tài)分布時,進(jìn)行波束仿真。結(jié)果表明均方差為-5dB、-3dB時,指向角偏移為0.3°、0.6°;延遲誤差均方差為2ps、3ps時,副瓣電平上升了1.97