數(shù)字TR組件及其研究課件

數(shù)字T/R組件及其研究（天線與微波技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

數(shù)字T/R組件及其研究數(shù)字T/R組件一、常規(guī)T/R組件數(shù)字T/R組件一、常規(guī)T/R組件數(shù)字T/R組件1.常規(guī)T/R組件的組成框圖和工作原理

移相器收發(fā)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)放大末級(jí)功放低噪放限幅器環(huán)行器天線激勵(lì)輸入接收輸出數(shù)字T/R組件1.常規(guī)T/R組件的組成框圖和工作原理移數(shù)字T/R組件2.常規(guī)T/R組件的特點(diǎn)沒(méi)有頻率變換無(wú)信號(hào)產(chǎn)生無(wú)頻率源電路簡(jiǎn)單系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較單一數(shù)字T/R組件2.常規(guī)T/R組件的特點(diǎn)沒(méi)有頻率變換數(shù)字T/R組件二、數(shù)字化接收機(jī)數(shù)字T/R組件二、數(shù)字化接收機(jī)數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件2.數(shù)字接收機(jī)的特點(diǎn)有頻率變換有數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生有頻率源有數(shù)字中頻采樣和正交解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、需考慮的指標(biāo)多數(shù)字T/R組件2.數(shù)字接收機(jī)的特點(diǎn)有頻率變換數(shù)字T/R組件三、數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件三、數(shù)字T/R組件1、數(shù)字T/R組件的概念

在現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)中，相控陣?yán)走_(dá)占有十分重要的地位，其中T/R組件是整個(gè)雷達(dá)的關(guān)鍵部件之一。常規(guī)相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射波束的形成是通過(guò)移相和幅度加權(quán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而這一工作往往是在射頻頻段，由陣面上各T/R組件中的移相器和衰減器來(lái)完成。由于射頻移相器的位數(shù)不能做得很高，因此波束躍度就相對(duì)比較大。要降低波束躍度，就必須提高移相器的位數(shù)，這用模擬系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)是很困難的。但是隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，以往數(shù)字系統(tǒng)的復(fù)雜性和高成本也大大降低，可靠性不斷提高，使得以前必須由模擬器件實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)能被數(shù)字系統(tǒng)所代替；另外數(shù)字系統(tǒng)還具有可重復(fù)性、可控性和便于集成等優(yōu)點(diǎn)。因此將數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用于雷達(dá)中正日趨流性。例如將DDS（DirectDigitalSynthesis的簡(jiǎn)稱）技術(shù)用于雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生等。基于此，設(shè)想將射頻的移相和幅度加權(quán)改為低頻段由數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，另外采用DBF（DigitalBeamForm的簡(jiǎn)稱）接收技術(shù)，這就引入收發(fā)均為數(shù)字式的數(shù)字T/R組件的概念，即其控制和數(shù)據(jù)輸入輸出都是數(shù)列式的。

數(shù)字T/R組件1、數(shù)字T/R組件的概念在現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)中，相控陣?yán)走_(dá)占有數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件從上圖中可以看出數(shù)字T/R組件可簡(jiǎn)單地分成兩大部分DBF發(fā)射通道DBF接收通道頻率源、控制數(shù)字T/R組件從上圖中可以看出數(shù)字T/R組件可簡(jiǎn)單地分成兩大數(shù)字T/R組件4、DBF發(fā)射技術(shù)

利用DDS技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)發(fā)射信號(hào)的要求，并考慮發(fā)射波束低副瓣要求的幅度加權(quán)和相位加權(quán)，以及系統(tǒng)幅相誤差修正所需的加權(quán)因子，產(chǎn)生所需頻率、一定帶寬和滿足雷達(dá)一定工作方式的調(diào)制信號(hào)。再通過(guò)上變頻器（或倍頻器）變換至所需的射頻波段，經(jīng)功率放大器放大后輸出至天線。在DBF發(fā)射技術(shù)中，直接數(shù)字綜合（DDS）技術(shù)是關(guān)鍵，它能提供快速頻率轉(zhuǎn)換的高分辯率頻率綜合技術(shù)。下圖給出了DDS的基本原理框圖

數(shù)字T/R組件4、DBF發(fā)射技術(shù)利用DDS技術(shù)，根數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件4.2DDS的工作原理

在每一個(gè)時(shí)鐘周期Tc內(nèi)，頻率控制字FK與N位相位累加器累加一次，并同時(shí)對(duì)2N取模運(yùn)算，得到的相位值（0～2π）以二進(jìn)制代碼形式對(duì)波形存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址，而波形存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的是一張正弦函數(shù)查詢表，其輸出是與該相位值相對(duì)應(yīng)的數(shù)字化幅度值，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器變換成相應(yīng)的階梯信號(hào)，最后經(jīng)低通濾波器平滑后得到一所需的模擬信號(hào)

數(shù)字T/R組件4.2DDS的工作原理在每一個(gè)數(shù)字T/R組件

假定相位累加器字長(zhǎng)為N，則DDS的輸出頻率fout和頻率分辨率Δfmin分別表示為：

fout=FK·fc/2N

fmin=fc/2N

令相位加法器的字長(zhǎng)為M，則DDS的輸出相移和相移Δmin分辨率分別為：

=PK·fc/2M

Δmin=2π/2M數(shù)字T/R組件假定相位累加器字長(zhǎng)為N，則DDS的輸出頻率數(shù)字T/R組件另外DDS輸出信號(hào)的幅度可以通過(guò)波形存儲(chǔ)器后的數(shù)字乘法器來(lái)調(diào)整。控制字AK起到對(duì)波形存儲(chǔ)器輸出幅度偏移進(jìn)行加權(quán)的作用。因此，可以根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)的要求，分別或同時(shí)控制FK、PK、AK，使得DDS的輸出頻率、相位和幅度滿足雷達(dá)實(shí)際工作的需要。數(shù)字T/R組件另外DDS輸出信號(hào)的幅度可以通過(guò)波形存儲(chǔ)器后的數(shù)字T/R組件5、DBF接收技術(shù)

數(shù)字波束形成（DBF）技術(shù)是將天線接收到的目標(biāo)回波，經(jīng)過(guò)放大、下變頻至數(shù)字信號(hào)，然后在信號(hào)處理上乘以相應(yīng)的加權(quán)因子形成所需的接收波束。由于采用了數(shù)字技術(shù)，因而容易實(shí)現(xiàn)低副瓣、自適應(yīng)零點(diǎn)形成及超分辨率處理。在DBF接收機(jī)中，目前已采用中頻采樣數(shù)字正交技術(shù)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬技術(shù)，以獲得更佳的系統(tǒng)性能。其基本原理如下圖所示

數(shù)字T/R組件5、DBF接收技術(shù)數(shù)字波束形數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件5.1模擬正交解調(diào)器的缺點(diǎn)

在傳統(tǒng)雷達(dá)接收機(jī)中，通常采用模擬I/Q正交器（即零中頻處理）對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，但由于模擬元器件固有的特點(diǎn)，使得模擬I/Q正交器的檢波性能并不理想。在信號(hào)帶寬內(nèi)，其I/Q兩路輸出幅度一致性一般只能到達(dá)0.5dB，相位正交性2～3°，由于受器件一致性及零漂、溫漂的影響，若要再提高其性能，已經(jīng)是非常困難了。若信號(hào)帶寬要求較寬，則性能可能還會(huì)下降。但隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)信號(hào)帶寬要求越來(lái)越寬，正交兩路幅相一致性要求越來(lái)越高，因此利用模擬正交器就很難實(shí)現(xiàn)。數(shù)字T/R組件5.1模擬正交解調(diào)器的缺點(diǎn)在傳數(shù)字T/R組件5.2中頻采樣數(shù)字正交解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

數(shù)字式正交檢波器是近十年才開(kāi)發(fā)出來(lái)并投入使用的一種新技術(shù)，它直接在中頻對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換，然后在數(shù)字域內(nèi)通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理的方法進(jìn)行相干檢波，得到正交兩路I/Q信號(hào)。由于數(shù)字電路是電平工作狀態(tài)，因此具有抗干擾能力強(qiáng)，溫度特性好，易于處理等優(yōu)點(diǎn)，從而使得數(shù)字式正交檢波器兩路一致性能達(dá)到很高的指標(biāo)。而且因?yàn)橹苯釉谥蓄l進(jìn)行數(shù)字采樣，因此輸出零漂僅由A/D變換器的零漂引起，而這種零漂可用信號(hào)處理的方法加以去掉。例如對(duì)于12位的數(shù)據(jù)，數(shù)字式正交檢波器輸出I/Q兩路幅度誤差僅為0.01dB，而正交相位誤差小于0.1°，與傳統(tǒng)模擬正交器相比，數(shù)字式正交器的精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，因而能大大提高系統(tǒng)整機(jī)性能，滿足現(xiàn)代越來(lái)越復(fù)雜的系統(tǒng)需求。數(shù)字T/R組件5.2中頻采樣數(shù)字正交解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字?jǐn)?shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)

X(n)＝±A(nT)cos[φ(nT)]

＝I’(n)當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)

X(n)＝±A(nT)sin[φ(nT)]

＝Q’(n)I’(n)和Q’(n)再經(jīng)過(guò)各自的內(nèi)插濾波器即可得到所需要的正交信號(hào)，內(nèi)插濾波器用PDSP16256實(shí)現(xiàn)。該方法實(shí)現(xiàn)比較方便，但AD采樣頻率和IF信號(hào)中心頻率一定要滿足以上所述的關(guān)系式。數(shù)字T/R組件當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)I’(n)和Q’(n)再經(jīng)過(guò)數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件

采樣后模擬信號(hào)的正負(fù)頻譜均各自向左右以采樣頻率為間隔重構(gòu)。頻譜的樣品集合可完全代表原帶通信號(hào)，此樣品集合通過(guò)一帶通濾波器即可重新恢復(fù)原帶通信號(hào)。從上面采樣頻率的關(guān)系可以看出通帶采樣的采樣頻率是可以很低的。式中將采樣頻率分成若干個(gè)區(qū)域并由n決定，n越小，頻率區(qū)域范圍越大，也就是說(shuō)對(duì)輸入信號(hào)頻率和采樣頻率偏差的要求越小。并且隨著n的下降，采樣頻率越高，量化信號(hào)的頻譜重復(fù)間距越大，對(duì)抗混疊濾波器帶外抑制的要求就越低，同時(shí)可提高輸出信噪比，但對(duì)后級(jí)處理提出了更高的要求，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)具體情況選擇合適的n值。數(shù)字T/R組件采樣后模擬信號(hào)的正負(fù)頻譜均數(shù)字T/R組件四、數(shù)字T/R組件的研究數(shù)字T/R組件四、數(shù)字T/R組件的研究一、國(guó)外數(shù)字T/R組件的研究二、國(guó)內(nèi)數(shù)字T/R組件的研究一、國(guó)外數(shù)字T/R組件的研究一、美國(guó)數(shù)字T/R組件和數(shù)字陣面的研究1.1任務(wù)的提出21世紀(jì)美國(guó)海軍USN（USNavy）艦載雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)近海和遠(yuǎn)洋軍事行動(dòng)的需求:惡劣環(huán)境(雜波)下的小目標(biāo)檢測(cè)

抗多種干擾源一、美國(guó)數(shù)字T/R組件和數(shù)字陣面的研究1.1任務(wù)的提出1.2計(jì)劃目的海軍研究辦公室（ONR）提出數(shù)字陣列雷達(dá)DAR

（DigitalArrayRadar）發(fā)展計(jì)劃目的是

:在有源陣列雷達(dá)系統(tǒng)中插入達(dá)到最新發(fā)展水平的全DBF技術(shù)1.2計(jì)劃目的海軍研究辦公室（ONR）提出數(shù)字陣列雷達(dá)DA1.3研究參與單位MIT/LL（MITLincolnLaboratories麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室）NRL/DC（NavalResearchLaboratory海軍研究實(shí)驗(yàn)室）

NSWC/DD（NavalSurfaceWarfareCenter海軍海面戰(zhàn)爭(zhēng)研究中心）1.3研究參與單位MIT/LL（MITLincoln1.4數(shù)字陣列雷達(dá)（DAR）計(jì)劃目標(biāo)DAR計(jì)劃的最初目的：為了評(píng)估應(yīng)用于L，S，X波段USN雷達(dá)的用于DBF雷達(dá)框架的商用技術(shù)

DAR的樣機(jī)是要從無(wú)線，光纖，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA），高速VME處理器市場(chǎng)拓展通信技術(shù)1.4數(shù)字陣列雷達(dá)（DAR）計(jì)劃目標(biāo)DAR計(jì)劃的最初目的1.5數(shù)字T/R的組成（微波T/R和數(shù)字T/R）微波部分主要由混頻器，濾波器，放大器和級(jí)聯(lián)在兩級(jí)功率放大器前的驅(qū)動(dòng)放大器組成數(shù)字部分的核心組成技術(shù)如FPGA，并串轉(zhuǎn)換，串并轉(zhuǎn)換，數(shù)模變換發(fā)射陣列，接收機(jī)AD變換器1.5數(shù)字T/R的組成（微波T/R和數(shù)字T/R）微波部分主1.6微波T/R組件MTR

采用兩級(jí)超外差系統(tǒng)，在激勵(lì)和接收鏈路間分配由濾波通路從T/R組件到數(shù)字部分的接口收發(fā)都是70MHz中頻頻率,圖中給出了接收機(jī)中頻輸出級(jí)的通帶響應(yīng)

1.6微波T/R組件MTR采用兩級(jí)超外差系統(tǒng)，在激勵(lì)和接單個(gè)微波T/R組件和圓形輻射單元單個(gè)微波T/R組件和圓形輻射單元接收機(jī)末級(jí)中頻帶寬特性接收機(jī)末級(jí)中頻帶寬特性1.7

數(shù)字T/R組件（DTR）和FO鏈

DTR更復(fù)雜，它依據(jù)基帶數(shù)據(jù)如何傳送，如何處理和變換到模擬數(shù)字信號(hào)

T/R分機(jī)控制器產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù)并變換為串行數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流由單個(gè)模塊變換為標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)為1300nm（接口3A）光1.7數(shù)字T/R組件（DTR）和FO鏈DTR更復(fù)雜，它依具有波形/時(shí)鐘光發(fā)生器的數(shù)字T/R組件（DTR）具有波形/時(shí)鐘光發(fā)生器的數(shù)字T/R組件（DTR）1.8數(shù)字陣列組成正方形軸對(duì)稱平面結(jié)構(gòu)，如圖3所示陣列面由224個(gè)輻射單元組成

有源T/R組件向安裝在陣列上的96個(gè)輻射單元之一饋電，剩下的單元接上負(fù)載1.8數(shù)字陣列組成正方形軸對(duì)稱平面結(jié)構(gòu)，如圖3所示陣列天線布置和內(nèi)部單元空間圖示陣列天線布置和內(nèi)部單元空間圖示二、國(guó)內(nèi)數(shù)字T/R組件的研究

國(guó)內(nèi)中國(guó)電子科技集團(tuán)公司的第14研究所和38研究所也開(kāi)展了數(shù)字T/R組件和數(shù)字陣面的研究

14所在“九五”和“十五”期間進(jìn)行了T/R組件的體制試驗(yàn)，并研制出P,L和S波段數(shù)字T/R組件原理性樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射數(shù)字移相和接收中頻高速采樣數(shù)字解調(diào)的功能。在“十一五”期間開(kāi)始研制數(shù)字有源陣面雷達(dá)。隨著數(shù)字技術(shù)、微波單片電路（MMIC）和微組裝技術(shù)的高速發(fā)展，特別是多芯片組裝工藝技術(shù)的成熟，數(shù)字化有源陣面及其數(shù)字T／R組件的研究必將成為今后相控陣?yán)走_(dá)研究的方向。二、國(guó)內(nèi)數(shù)字T/R組件的研究國(guó)內(nèi)中國(guó)電子科技集數(shù)字T/R組件

2.1.L波段DBF發(fā)射技術(shù)的研究2.1.1設(shè)計(jì)思想

DBF發(fā)射通道主要由兩大部分組成，即數(shù)字信號(hào)形成（DDS信號(hào)產(chǎn)生）模塊和上變頻模塊。由于大多數(shù)大型三坐標(biāo)相控陣?yán)走_(dá)的工作頻段主要分布在P、L和S波段，綜合考慮技術(shù)難度，器件成本，儀器儀表等各方面的因素，我們?cè)贒BF發(fā)射技術(shù)的研制方案中，射頻選在L波段，又考慮到主要是體制試驗(yàn)，因此就采用點(diǎn)頻工作方式來(lái)開(kāi)展電路實(shí)驗(yàn)（而雷達(dá)實(shí)際也工作在點(diǎn)頻狀態(tài)下），我們選擇頻率f為1200MHz。

數(shù)字T/R組件2.1.L波段DBF發(fā)射技術(shù)的研究2.1數(shù)字T/R組件

常規(guī)雷達(dá)的發(fā)射功放工作在丙類狀態(tài)，激勵(lì)功率小范圍的變化不會(huì)影響發(fā)射功率電平，其頻率響應(yīng)基本由功放本身的頻響來(lái)決定。而用DDS中的乘法器來(lái)修正幅度只有對(duì)A類或AB類放大鏈才有效果，因此可暫時(shí)不做幅度加權(quán)的實(shí)驗(yàn)。數(shù)字T/R組件常規(guī)雷達(dá)的發(fā)射功放工作在丙類狀態(tài)，激勵(lì)數(shù)字T/R組件

目前由DDS直接產(chǎn)生1200MHz的頻率是不可能的，只能通過(guò)變頻的方法將較低的DDS頻率混至1200MHz。另外，DDS器件當(dāng)初開(kāi)發(fā)的初衷是用于通信系統(tǒng)中各種信號(hào)的產(chǎn)生，因此對(duì)相位控制和幅度控制要求不高，從而導(dǎo)致許多DDS器件中沒(méi)有相位加法器和數(shù)字乘法器，即使有相位加法器，其位數(shù)也只有四位或八位，而又帶數(shù)字乘法器的DDS器件則鳳毛麟角。

數(shù)字T/R組件目前由DDS直接產(chǎn)生1200MH數(shù)字T/R組件

考慮到先在連續(xù)波情況下進(jìn)行試驗(yàn)，因此我們可以選用Qualcom公司的Q2368，其時(shí)鐘頻率為130MHz，有兩個(gè)32位的相位累加器，另有3位相位加法器，但沒(méi)有乘法器，因此無(wú)法進(jìn)行幅度修正的試驗(yàn)。當(dāng)工作在連續(xù)波狀態(tài)時(shí)，其中一個(gè)相位累加器起相位加法器的作用，可對(duì)信號(hào)進(jìn)行移相。當(dāng)工作在線性調(diào)頻信號(hào)狀態(tài)時(shí)，其中一個(gè)相位累加器用來(lái)對(duì)載頻進(jìn)行調(diào)頻，此時(shí)移相就只能用后面的3位相位加法器了。數(shù)字T/R組件考慮到先在連續(xù)波情況下進(jìn)行試驗(yàn)，因此我數(shù)字T/R組件

了能進(jìn)行幅相的測(cè)量，特別是相位的測(cè)量，一般在連續(xù)波工作狀態(tài)下進(jìn)行，且須有兩路相參的通道才能測(cè)量。為此共設(shè)計(jì)了四個(gè)DBF發(fā)射通道

考慮到整個(gè)DBF發(fā)射通道是一個(gè)十分復(fù)雜的有源系統(tǒng)，從電磁兼容性及散熱因素出發(fā)，發(fā)射功率不宜過(guò)高，我們從體制試驗(yàn)出發(fā)，設(shè)計(jì)發(fā)射功率大于16dBm（輸出1dB壓縮點(diǎn)電頻），另外也便于集成化。由于是DBF發(fā)射通道是一個(gè)數(shù)?；煊玫母呒傻哪K，因此對(duì)發(fā)射雜散電平的要求不宜過(guò)高，以不大于50dB為準(zhǔn)。數(shù)字T/R組件了能進(jìn)行幅相的測(cè)量，特別是相位的測(cè)量數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件2.1.3DDS信號(hào)產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)

考慮到設(shè)計(jì)周期，我們直接采用Qualcom公司Q2368器件的評(píng)估板Q0315（包括軟件），利用它附帶的控制軟件，在連續(xù)波輸出狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)32位或8位的移相功能。另外評(píng)估板可輸出兩路信號(hào)，其中一路輸出功率可達(dá)4dBm，另一路可作監(jiān)測(cè)用。在DBF發(fā)射通道研制過(guò)程中解決了DDS信號(hào)產(chǎn)生和移相的關(guān)鍵問(wèn)題，選用了性能價(jià)格比較高的DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊，既達(dá)到了體制試驗(yàn)的目的又降低了成本數(shù)字T/R組件2.1.3DDS信號(hào)產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)考慮數(shù)字T/R組件DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊數(shù)字T/R組件DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊數(shù)字T/R組件2.1.4L波段上變頻單元設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)在具體電路實(shí)現(xiàn)上，為保證射頻輸出幅相同中頻輸入幅相的一致性，必須使得電路各部分有良好的匹配，另外為防止本振間的相互串?dāng)_，在本振輸入端加上適當(dāng)?shù)臑V波是必要的。為了便于通道的調(diào)試，在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)口以便幅相調(diào)整。另外在電路設(shè)計(jì)中大量采用了微波單片集成電路（MMIC）和表面貼裝技術(shù)（SMT），大大提高了產(chǎn)品的可靠性。

數(shù)字T/R組件2.1.4L波段上變頻單元設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)在具數(shù)字T/R組件2.1.5L波段上變頻單元電原理簡(jiǎn)圖如下

來(lái)自DDS30MHz第一混頻第二混頻中頻濾波放大射頻濾波放大射頻輸出LO1LO2數(shù)字T/R組件2.1.5L波段上變頻單元電原理簡(jiǎn)圖如下數(shù)字T/R組件

L波段上變頻模塊數(shù)字T/R組件L波段上變頻模塊數(shù)字T/R組件2.1.6DBF發(fā)射通道性能測(cè)試2.1.6.1DDS輸出相位測(cè)試首先我們對(duì)DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊進(jìn)行了測(cè)試，由于控制軟件本身的缺陷，當(dāng)時(shí)鐘頻率為120MHz，輸出連續(xù)波頻率為30MHz時(shí)，其移相位數(shù)可達(dá)32位，但當(dāng)時(shí)鐘頻率為96MHz，輸出連續(xù)波頻率為30MHz時(shí)，其移相位數(shù)只能有8位。當(dāng)時(shí)鐘頻率fc=120MHz時(shí)，其移相位數(shù)可達(dá)32位，因此其移相精度為：

δφ=2π/232≈8.382×10-8°數(shù)字T/R組件2.1.6DBF發(fā)射通道性能測(cè)試首先我們數(shù)字T/R組件當(dāng)時(shí)鐘頻率fc=96MHz時(shí)，其移相位數(shù)為8位，因此其移相精度為：

δφ=2π/28=1.40625°

由于受儀表的測(cè)量精度的限制，我們利用HP8508A矢量電壓表,采用比較法分別以標(biāo)稱步進(jìn)1°和10°進(jìn)行了測(cè)試

我們用同樣的測(cè)試方法分別以標(biāo)稱步進(jìn)1.40625°和9.84375°進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：數(shù)字T/R組件當(dāng)時(shí)鐘頻率fc=96MHz時(shí)，其移相位數(shù)為數(shù)字T/R組件DDS輸出（f0=30MHz，fc=120MHz）移相測(cè)試結(jié)果。（32bit）

數(shù)字T/R組件DDS輸出（f0=30MHz，fc=120MH數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件DDS輸出（f0=30MHz，fc=96MHz）移相測(cè)試結(jié)果。（8bit）

數(shù)字T/R組件DDS輸出（f0=30MHz，fc=96MHz數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件2.1.6.2DBF發(fā)射通道輸出功率和幅相的測(cè)量由于從上變頻單元到頻譜分析儀之間的電纜插損約1dB，因此上變頻單元輸出功率1dB壓縮點(diǎn)電平大于16dBm。另外，我們對(duì)四個(gè)上變頻單元的幅相一致性進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表二。從表中可以看到，在1200MHz中心頻率處，其幅相誤差較小，但在其它頻率點(diǎn)的相位誤差較大，這主要是中頻315MHz帶通濾波器的相位誤差引起的

數(shù)字T/R組件2.1.6.2DBF發(fā)射通道輸出功率和幅相數(shù)字T/R組件

-4dBm-14dBm-15dBm115.82dBm6.31dBm5.33dBm215.79dBm6.40dBm5.40dBm415.67dBm6.35dBm5.36dBm515.84dBm6.32dBm5.33dBm輸出功率輸入功率編號(hào)數(shù)字T/R組件-4dBm-14dBm-15dBm115.8數(shù)字T/R組件1198（MHz）1199（MHz）1200（MHz）1201（MHz）1202（MHz）2/10.09dB0.05dB0.16dB0.273dB0.34dB0.027°-0.436°-1.0°-2.026°-2.887°4/10.11dB0.10dB0.12dB0.09dB0.013dB3.9°1.35°-1.5°-4.676°-7.98°5/10.09dB0.08dB0.13dB0.21dB0.32dB0.624°-0.37°-1.165°-2.2°-3.4°

編號(hào)幅相頻率數(shù)字T/R組件119811991200120112022/1數(shù)字T/R組件2.1.6.3DBF發(fā)射通道輸出相位測(cè)試最后將兩個(gè)模塊連起來(lái)在射頻1200MHz頻率上，對(duì)四個(gè)DBF發(fā)射通道進(jìn)行相位測(cè)量，當(dāng)采樣頻率為120MHz時(shí)，以步進(jìn)1°和10°進(jìn)行了測(cè)試，采樣頻率為96MHz時(shí)，以步進(jìn)1.40625°和9.84375°進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果

如下:數(shù)字T/R組件2.1.6.3DBF發(fā)射通道輸出相位測(cè)試數(shù)字T/R組件DBF發(fā)射通道輸出（f0=1200MHz，fc=120MHz）移相測(cè)試結(jié)果。（32bit）

數(shù)字T/R組件DBF發(fā)射通道輸出（f0=1200MHz數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件DBF發(fā)射通道輸出（f0=1200MHz，fc=96MHz）移相測(cè)試結(jié)果。（8bit）

數(shù)字T/R組件DBF發(fā)射通道輸出（f0=1200MHz，fc數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件2.2.L波段DBF接收技術(shù)的研究2.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)在相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)中，通過(guò)陣面大量的T/R組件和子陣饋線網(wǎng)絡(luò)（微波波段）來(lái)合成接收波束，然后由接收機(jī)送至信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行分析處理，因此對(duì)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)要求很高，需要采取動(dòng)態(tài)壓縮技術(shù)來(lái)保證接收機(jī)線性工作。但在DBF接收技術(shù)中，由于接收機(jī)接收的回波信號(hào)直接來(lái)自天線單元而沒(méi)有經(jīng)過(guò)陣面網(wǎng)絡(luò)的合成，因此DBF接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍要比傳統(tǒng)體制下的接收機(jī)要小（兩者回波信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍是相同的，區(qū)別僅僅在于回波最大信號(hào)不同），如果回波信號(hào)最大值在DBF接收機(jī)允許的的動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)，則接收機(jī)就不需要采取動(dòng)態(tài)壓縮技術(shù)，僅僅考慮限幅和消影就行了。數(shù)字T/R組件2.2.L波段DBF接收技術(shù)的研究2數(shù)字T/R組件2.2.2分析設(shè)計(jì)

為了使DBF接收機(jī)模擬接收通道的設(shè)計(jì)和聯(lián)試簡(jiǎn)單方便，在設(shè)計(jì)中省去了STC部分。假定接收機(jī)的噪聲系數(shù)

NF≤2dB，增益G=50dB，信號(hào)帶寬按1MHz和

4MHz設(shè)計(jì)，A/D采用12bit，其最大量化電平為Vp-p=±0.5V（等效50Ω輸入阻抗下為

4dBm）。則當(dāng)帶寬B=4MHz時(shí)

Pno=-114+2+6+50=-56dBm此時(shí)

Psomax=4dBm對(duì)應(yīng)

Psimax=4-50=-46dBm數(shù)字T/R組件2.2.2分析設(shè)計(jì)為了使DBF接收數(shù)字T/R組件

模擬通道采用兩次變頻方案以改善鏡像抑制，我們對(duì)接收通道的頻率進(jìn)行優(yōu)化選擇，通過(guò)分析計(jì)算，一本振取1515MHz，二本振取285MHz，一中頻取315MHz，二中頻為30MHz。另外對(duì)通道諧波進(jìn)行了分析，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)落在信號(hào)帶寬內(nèi)的諧波，雖然在信號(hào)帶外有諧波產(chǎn)生，但采取一定的濾波措施是可以避免的。數(shù)字T/R組件模擬通道采用兩次變頻方案以改善鏡像數(shù)字T/R組件

輸出動(dòng)態(tài)范圍為Do=Psomax-Pno=60dB

輸入動(dòng)態(tài)范圍為Di=Psimax-Pni=-46-（-114）=68dB同樣當(dāng)帶寬B=1MHz時(shí)

Pno=-114+2+50=-62dBm此時(shí)

Psomax=4dBm對(duì)應(yīng)

Psimax=4-50=-46dBm

輸出動(dòng)態(tài)范圍為Do=Psomax-Pno=66dB

輸入動(dòng)態(tài)范圍為Di=Psimax-Pni=-46-（-114）=68dB

數(shù)字T/R組件輸出動(dòng)態(tài)范圍為Do=Psomax-Pno數(shù)字T/R組件

由于整個(gè)DBF接收通道是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)?；旌嫌性聪到y(tǒng)，而數(shù)字正交部分耗散功率較大，因此必須考慮電磁兼容性及散熱等因素。從電磁兼容性出發(fā)，我們將DBF接收機(jī)分成四個(gè)部分，即限幅低噪聲模塊，一混濾波放大模塊，二混濾波放大模塊及中頻采樣數(shù)字正交模塊，各模塊間互相隔開(kāi)。另外為了便于系統(tǒng)調(diào)試和故障判斷，在通道中增加了多個(gè)測(cè)試口。

對(duì)接收通道而言，噪聲系數(shù)控制在小于1.5dB以內(nèi)，模擬通道增益設(shè)計(jì)為50dB，輸出功率1dB壓縮點(diǎn)電平大于5dBm。輸出I、Q兩路幅度和相位不平衡性性要求幅度一致性小于0.1dB，正交相位差小于0.2。。數(shù)字T/R組件由于整個(gè)DBF接收通道是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)數(shù)字T/R組件2.2.3DBF接收通道實(shí)驗(yàn)電原理框圖如下LNAAD變換中頻采樣濾波放大第一混頻第一本振1515MHz第二本振285MHz時(shí)鐘96MHz÷4第二混頻濾波放大射頻輸入1200MHz315MHz24MHz30MHz數(shù)字解調(diào)輸出數(shù)字T/R組件2.2.3DBF接收通道實(shí)驗(yàn)電原理框圖如下數(shù)字T/R組件DBF接收通道模塊數(shù)字T/R組件DBF接收通道模塊數(shù)字T/R組件2.2.4L波段下變頻單元設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)

L波段下變頻單元主要由限幅低噪聲放大、第一混頻濾波放大和第二混頻濾波放大等組成。兩級(jí)平衡式限幅低噪聲放大器的設(shè)計(jì)思想，達(dá)到了優(yōu)化噪聲和改善阻抗匹配的目的，由于將限幅器置于兩放大電路前端，因此限幅器的耐功率增加了一倍，另外限幅器采用了管芯直接焊接（金絲球焊），使得限幅管的引線電感和管殼電容大大減小，降低了阻抗匹配的難度，同時(shí)也減少了尺寸。平衡式放大器輸入輸出端用的3dB電橋采用LANGE電橋的形式，在高介電常數(shù)陶瓷基板上采用薄膜工藝制作，用金絲球焊跳線。最后將3dB電橋和放大器焊接在金屬底板上。數(shù)字T/R組件2.2.4L波段下變頻單元設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)數(shù)字T/R組件

另外在電路設(shè)計(jì)中大量采用了微波單片集成電路（MMIC）和表面貼裝技術(shù)（SMT），大大提高了產(chǎn)品的可靠性。在具體電路實(shí)現(xiàn)上，為保證射頻輸出幅相同中頻輸入幅相的一致性，必須使得電路各部分有良好的匹配，另外為防止本振間的相互串?dāng)_，在本振輸入端加上適當(dāng)?shù)臑V波是必要的。為了便于通道的調(diào)試，在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)口以便幅相調(diào)整。

數(shù)字T/R組件另外在電路設(shè)計(jì)中大量采用了微波單片集成數(shù)字T/R組件

2.2.5L波段下變頻單元電原理簡(jiǎn)圖如下所示

LLNA第一混頻第二混頻中頻濾波放大中頻濾波放大中頻輸出LO1LO21.2GHz射頻信號(hào)輸入數(shù)字T/R組件2.2.5L波段下變頻單元電原理簡(jiǎn)圖如數(shù)字T/R組件L波段下變頻模塊數(shù)字T/R組件L波段下變頻模塊數(shù)字T/R組件2.2.6數(shù)字正交器設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)

對(duì)于直接中頻采樣技術(shù)，中頻頻率f0（信號(hào)中心頻率）和采樣頻率fS的選擇至關(guān)重要。目前在常用的數(shù)字正交技術(shù)中，其f0、fS的選擇必須嚴(yán)格滿足下列關(guān)系：

fS≥2Bf0=(2M-1)fS/4這里，

M=1，2，3，4，式中，B為信號(hào)帶寬，f0為中頻頻率（信號(hào)中心頻率），fS為采樣頻率。采用這種方法選擇頻率后，可使得兩路正交的本振信號(hào)以采樣率fS采樣后，其采樣值僅包括0，1，-1等特殊值。使用這種方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但采樣頻率的選擇受到信號(hào)中心頻率的嚴(yán)格限制。根據(jù)計(jì)算，采樣頻率選擇24MHz，為了和DBF發(fā)射通道中DDS的時(shí)鐘統(tǒng)一，A/D采樣頻率由96MHz經(jīng)4分頻后得到。數(shù)字T/R組件2.2.6數(shù)字正交器設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)數(shù)字T/R組件

A/D變換器采用美國(guó)AD公司的AD6640，其最高采樣頻率位65MHz，分辨率為12bit，中頻采樣的信號(hào)中心頻率可到70MHz。

圖5中的后半部分可用一片PDSP16256實(shí)現(xiàn)，PDSP16256是MITEL公司生產(chǎn)的可編程FIR濾波器，有多種工作方式，可用單片機(jī)來(lái)對(duì)其進(jìn)行初始化，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)成所需要的工作方式。數(shù)字正交器中所用的集成電路也全部采用了表面貼裝的封裝器件，雙面焊裝，并采用多層印制板工藝，使得整個(gè)電路設(shè)計(jì)緊湊簡(jiǎn)潔。數(shù)字T/R組件A/D變換器采用美國(guó)AD公司數(shù)字T/R組件2.2.7數(shù)字正交器電原理簡(jiǎn)圖如下所示

AD6640FIR濾波器DSP16256單片機(jī)89C51

IF信號(hào)

16bitfs

x(t)x(n)12bit數(shù)字T/R組件2.2.7數(shù)字正交器電原理簡(jiǎn)圖如下所示A數(shù)字T/R組件數(shù)字正交解調(diào)模塊數(shù)字T/R組件數(shù)字正交解調(diào)模塊數(shù)字T/R組件2.2.8DBF接收通道性能測(cè)試2.2.8.1模擬接收通道性能測(cè)試我們對(duì)DBF接收通道的模擬部分進(jìn)行了測(cè)試，首先對(duì)前端低噪聲放大器進(jìn)行了測(cè)試，其結(jié)果如下，噪聲系數(shù)小于1dB，增益達(dá)29dB，輸入輸出駐波小于1.3，輸出1dB壓縮點(diǎn)電平大于10dBm。我們用相關(guān)儀表對(duì)模擬通道的增益、噪聲系數(shù)、信號(hào)帶寬內(nèi)增益起伏和諧波抑制進(jìn)行了測(cè)試，其結(jié)果如下表所示數(shù)字T/R組件2.2.8DBF接收通道性能測(cè)試2.2.數(shù)字T/R組件

編號(hào)G（dB）ΔG（1MHz）≤（dB）ΔG（4MHz）≤（dB）噪聲系數(shù)≤（dB）二次諧波抑制≥（dBc）150.20.511.1760250.10.40.81.2603500.611.1860449.90.30.51.1960數(shù)字T/R組件

編號(hào)G（dB）ΔG（1MHz）ΔG（4MHz數(shù)字T/R組件

對(duì)四個(gè)模擬通道，我們利用頻譜儀分別進(jìn)行了輸出功率的測(cè)量，四個(gè)通道的輸出功率如下表所示。由于從中頻輸出到頻譜分析儀之間的電纜插損約0.5dB，因此模擬通道輸出功率1dB壓縮點(diǎn)電平大于6dBm。-63.5dBm-53.5dBm-43.5dBm1-13.37dBm-3.37dBm5.86dBm2-13.42dBm-3.41dBm5.92dBm3-13.52dBm-3.5dBm5.61dBm4-13.63dBm-3.6dBm5.56dBm編號(hào)輸出功率輸入功率數(shù)字T/R組件對(duì)四個(gè)模擬通道，我們利用頻譜儀分別進(jìn)行數(shù)字T/R組件

我們利用HP8508A矢量電壓表,采用比較法分別，我們對(duì)四個(gè)模擬鐵道的幅相一致性進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表

編號(hào)頻率1198（MHz）1199（MHz）1200（MHz）1201（MHz）1202（MHz）2/1幅度（dB）0.2130.081-0.071-0.237-0.397相位（度）-0.645-1.771-1.987-2.136-3.3453/1幅度（dB）0.1950.055-0.0910.1830.372相位（度）4.3244.1912.0050.2821.6744/1幅度（dB）0.3360.151-0.206-0.456-0.317相位（度）0.0510.5310.017-2.102-4.289數(shù)字T/R組件我們利用HP8508A矢量電壓表,數(shù)字T/R組件2.2.8.2中頻采樣數(shù)字正交器性能測(cè)試

對(duì)四個(gè)中頻采樣數(shù)字正交器輸出I、Q幅相一致性分別進(jìn)行了測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如下圖。從圖中可以看出，單個(gè)中頻采樣數(shù)字正交器的幅度誤差小于0.01dB，相位誤差小于0.1度，A/D有效位大于11位，鏡像抑制大于65dB。數(shù)字T/R組件2.2.8.2中頻采樣數(shù)字正交器性能測(cè)試數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=0dBm（1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=0dBm（1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=0dBm（1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=0dBm（1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=0dBm（2＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=0dBm（2＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=6dBm（2＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=6dBm（2＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=0dBm（3＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=0dBm（3＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=0dBm（3＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=0dBm（3＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=0dBm（4＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=0dBm（4＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=0dBm（4＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=0dBm（4＃）數(shù)字T/R組件2.2.8.3DBF接收通道正交解調(diào)性能測(cè)試將模擬通道和中頻采樣數(shù)字正交器連接起來(lái)，在射頻1200MHz頻率上，對(duì)四個(gè)DBF接受通道進(jìn)行I、Q正交性進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下圖。從圖中可以看出，單個(gè)中頻采樣數(shù)字正交器的幅度誤差小于0.02dB，相位誤差小于0.1度，A/D有效位大于8位（主要是由于接收通道噪聲造成的A/D有效位下降），鏡像抑制大于55dB

數(shù)字T/R組件2.2.8.3DBF接收通道正交解數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-55dBm（1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-55dBm（1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-55dBm（1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-55dBm（1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-55dBm（2＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-55dBm（2＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-55dBm（2＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-55dBm（2＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-55dBm（3＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-55dBm（3＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-55dBm（3＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-55dBm（3＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-55dBm（4＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-55dBm（4＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-55dBm（4＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-55dBm（4＃）數(shù)字T/R組件2.2.8.4DBF接收通道幅相一致性測(cè)試將DBF接收通道兩兩比較，進(jìn)行通道間幅相一致性的測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下圖，從圖中可以看出，幅度誤差小于0.5dB，相位誤差小于5度。

數(shù)字T/R組件2.2.8.4DBF接收通道幅相一致數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-50dBm（2＃/1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-50dBm（2＃數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-50dBm（2＃/1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-50dBm（2＃數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-50dBm（3＃/1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-50dBm（3＃數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-50dBm（3＃/1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-50dBm（3＃數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-50dBm（4＃/1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝1MHz，Pin=-50dBm（4＃數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-50dBm（4＃/1＃）數(shù)字T/R組件帶寬B＝4MHz，Pin=-50dBm（4＃2.3S波段數(shù)字T/R組件的研究2.3.1主要技術(shù)指標(biāo)工作頻率f：S波段噪聲系數(shù)NF：≤3.5dB接收增益G:＞60dB接收通道輸出P-1:＞13dBmA/D有效位：12bitI、Q正交路幅相誤差：幅度誤差≤0.1dB

正交相位誤差≤0.1°發(fā)射通道輸出功率P：≥10W（峰值）2.3S波段數(shù)字T/R組件的研究2.3.1主要技術(shù)指2.3.2S波段數(shù)字T/R組件原理框圖

天線輸入環(huán)形器射頻前端組件接收通道混頻組件組件高速采樣及數(shù)字正交組件發(fā)射通道混頻組件信號(hào)產(chǎn)生單元組件功放模塊組件波控輸入I路輸出Q路輸出

2.3.2S波段數(shù)字T/R組件原理框圖

天線輸入環(huán)形射頻2.3.3數(shù)字T/R組件實(shí)物圖2.3.3數(shù)字T/R組件實(shí)物圖2.3.3.1收發(fā)模擬通道2.3.3.1收發(fā)模擬通道2.3.3.2收發(fā)數(shù)字通道2.3.3.2收發(fā)數(shù)字通道2.3.3.3射頻接收前端2.3.3.3射頻接收前端2.3.3.4接收通道一混組件2.3.3.4接收通道一混組件2.3.3.5接收通道二混組件2.3.3.5接收通道二混組件2.3.3.6發(fā)射通道上變頻一組件2.3.3.6發(fā)射通道上變頻一組件2.3.3.7發(fā)射通道上變頻二組件2.3.3.7發(fā)射通道上變頻二組件2.3.3.8發(fā)射通道功放組件2.3.3.8發(fā)射通道功放組件2.3.3.9接收通道中頻采樣數(shù)字正交模塊2.3.3.9接收通道中頻采樣數(shù)字正交模塊2.3.3.10發(fā)射通道數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生模塊2.3.3.10發(fā)射通道數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生模塊2.3.4測(cè)試結(jié)果2.3.4.1模擬接收通道測(cè)試數(shù)據(jù)

指標(biāo)頻率增益（dB）噪聲系數(shù)輸出P-1（dBm）雜散抑制（dBc）不打STC打STC3.1GHz63.42.985.12≥14≥743.2GHz63.23.24.75≥14≥743.3GHz63.52.964.45≥14≥743.4GHz64.23.124.75≥14≥742.3.4測(cè)試結(jié)果2.3.4.1模擬接收通道測(cè)試數(shù)據(jù)2.3.4.2模擬發(fā)射通道測(cè)試數(shù)據(jù)

指標(biāo)頻率增益（dB）輸出P-1（dBm）雜散抑制（dBc）3.1GHz≥48≥38≥603.2GHz3.3GHz3.4GHz2.3.4.2模擬發(fā)射通道測(cè)試數(shù)據(jù)指標(biāo)增益2.3.4.3信號(hào)產(chǎn)生模塊測(cè)試數(shù)據(jù)2.3.4.3信號(hào)產(chǎn)生模塊測(cè)試數(shù)據(jù)2.3.4.4中頻采樣數(shù)字正交測(cè)試數(shù)據(jù)輸入信號(hào)頻率（MHz）輸入信號(hào)幅度（dBm）信噪比SNR（dB）鏡像抑制比（dB）I/Q幅度誤差（dB）正交相位差（°）52.5072.3286.210.00010.005653072.4784.440.00030.006654072.4485.02-0.00020.006352.5-2073.7779.620.0060.011353-2073.892.54-0.00030.001653.5-2073.6178.97-0.00070.012154-2073.8585.950.00160.00002.3.4.4中頻采樣數(shù)字正交測(cè)試數(shù)據(jù)輸入信號(hào)頻率輸入信號(hào)2.3.5測(cè)試數(shù)據(jù)曲線2.3.5.1輸入頻率為52.5MHz，輸入功率為0dBm時(shí)的數(shù)字正交器模 塊輸出頻譜圖2.3.5測(cè)試數(shù)據(jù)曲線2.3.5.1輸入頻率為52.5M2.3.5.2接收通道輸出頻譜圖2.3.5.2接收通道輸出頻譜圖2.3.5.3線性調(diào)頻信號(hào)（1MHz帶寬）2.3.5.3線性調(diào)頻信號(hào)（1MHz帶寬）2.5.3.4收發(fā)通道聯(lián)測(cè)結(jié)果2.5.3.4收發(fā)通道聯(lián)測(cè)結(jié)果數(shù)字T/R組件五.

就數(shù)字T/R組件而言，需要有待于研究的幾個(gè) 主要問(wèn)題如下：數(shù)字T/R組件結(jié)構(gòu)體系的研究?；贒DS技術(shù)的信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)的研究。基于DDS技術(shù)的頻率源形成技術(shù)的研究?；贒DS技術(shù)的幅相控制技術(shù)的研究?；贒DS的中頻采樣技術(shù)的研究。小型化、高帶外抑制度帶通濾波器的研究。MMIC、HMIC和MCM技術(shù)的應(yīng)用研究。數(shù)字T/R組件測(cè)試技術(shù)的研究。數(shù)字T/R組件五.就數(shù)字T/R組件而言，需要有待于研究的幾數(shù)字T/R組件

數(shù)字T/R組件和數(shù)字有源陣面的研究是一個(gè)新的方向，還不太成熟，在國(guó)際上也停留在實(shí)驗(yàn)室和工程試驗(yàn)階段，因此我們的工作必然存在許多不足之處，還有待于進(jìn)一步的研究探討，也希望得到有關(guān)專家的幫助和指正。數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件和數(shù)字有源陣面的研究是數(shù)字T/R組件謝謝！數(shù)字T/R組件謝謝！數(shù)字T/R組件及其研究（天線與微波技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

數(shù)字T/R組件及其研究數(shù)字T/R組件一、常規(guī)T/R組件數(shù)字T/R組件一、常規(guī)T/R組件數(shù)字T/R組件1.常規(guī)T/R組件的組成框圖和工作原理

移相器收發(fā)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)放大末級(jí)功放低噪放限幅器環(huán)行器天線激勵(lì)輸入接收輸出數(shù)字T/R組件1.常規(guī)T/R組件的組成框圖和工作原理移數(shù)字T/R組件2.常規(guī)T/R組件的特點(diǎn)沒(méi)有頻率變換無(wú)信號(hào)產(chǎn)生無(wú)頻率源電路簡(jiǎn)單系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較單一數(shù)字T/R組件2.常規(guī)T/R組件的特點(diǎn)沒(méi)有頻率變換數(shù)字T/R組件二、數(shù)字化接收機(jī)數(shù)字T/R組件二、數(shù)字化接收機(jī)數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件2.數(shù)字接收機(jī)的特點(diǎn)有頻率變換有數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生有頻率源有數(shù)字中頻采樣和正交解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、需考慮的指標(biāo)多數(shù)字T/R組件2.數(shù)字接收機(jī)的特點(diǎn)有頻率變換數(shù)字T/R組件三、數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件三、數(shù)字T/R組件1、數(shù)字T/R組件的概念

在現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)中，相控陣?yán)走_(dá)占有十分重要的地位，其中T/R組件是整個(gè)雷達(dá)的關(guān)鍵部件之一。常規(guī)相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射波束的形成是通過(guò)移相和幅度加權(quán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而這一工作往往是在射頻頻段，由陣面上各T/R組件中的移相器和衰減器來(lái)完成。由于射頻移相器的位數(shù)不能做得很高，因此波束躍度就相對(duì)比較大。要降低波束躍度，就必須提高移相器的位數(shù)，這用模擬系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)是很困難的。但是隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，以往數(shù)字系統(tǒng)的復(fù)雜性和高成本也大大降低，可靠性不斷提高，使得以前必須由模擬器件實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)能被數(shù)字系統(tǒng)所代替；另外數(shù)字系統(tǒng)還具有可重復(fù)性、可控性和便于集成等優(yōu)點(diǎn)。因此將數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用于雷達(dá)中正日趨流性。例如將DDS（DirectDigitalSynthesis的簡(jiǎn)稱）技術(shù)用于雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生等?；诖?，設(shè)想將射頻的移相和幅度加權(quán)改為低頻段由數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，另外采用DBF（DigitalBeamForm的簡(jiǎn)稱）接收技術(shù)，這就引入收發(fā)均為數(shù)字式的數(shù)字T/R組件的概念，即其控制和數(shù)據(jù)輸入輸出都是數(shù)列式的。

數(shù)字T/R組件1、數(shù)字T/R組件的概念在現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)中，相控陣?yán)走_(dá)占有數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件從上圖中可以看出數(shù)字T/R組件可簡(jiǎn)單地分成兩大部分DBF發(fā)射通道DBF接收通道頻率源、控制數(shù)字T/R組件從上圖中可以看出數(shù)字T/R組件可簡(jiǎn)單地分成兩大數(shù)字T/R組件4、DBF發(fā)射技術(shù)

利用DDS技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)發(fā)射信號(hào)的要求，并考慮發(fā)射波束低副瓣要求的幅度加權(quán)和相位加權(quán)，以及系統(tǒng)幅相誤差修正所需的加權(quán)因子，產(chǎn)生所需頻率、一定帶寬和滿足雷達(dá)一定工作方式的調(diào)制信號(hào)。再通過(guò)上變頻器（或倍頻器）變換至所需的射頻波段，經(jīng)功率放大器放大后輸出至天線。在DBF發(fā)射技術(shù)中，直接數(shù)字綜合（DDS）技術(shù)是關(guān)鍵，它能提供快速頻率轉(zhuǎn)換的高分辯率頻率綜合技術(shù)。下圖給出了DDS的基本原理框圖

數(shù)字T/R組件4、DBF發(fā)射技術(shù)利用DDS技術(shù)，根數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件4.2DDS的工作原理

在每一個(gè)時(shí)鐘周期Tc內(nèi)，頻率控制字FK與N位相位累加器累加一次，并同時(shí)對(duì)2N取模運(yùn)算，得到的相位值（0～2π）以二進(jìn)制代碼形式對(duì)波形存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址，而波形存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的是一張正弦函數(shù)查詢表，其輸出是與該相位值相對(duì)應(yīng)的數(shù)字化幅度值，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器變換成相應(yīng)的階梯信號(hào)，最后經(jīng)低通濾波器平滑后得到一所需的模擬信號(hào)

數(shù)字T/R組件4.2DDS的工作原理在每一個(gè)數(shù)字T/R組件

假定相位累加器字長(zhǎng)為N，則DDS的輸出頻率fout和頻率分辨率Δfmin分別表示為：

fout=FK·fc/2N

fmin=fc/2N

令相位加法器的字長(zhǎng)為M，則DDS的輸出相移和相移Δmin分辨率分別為：

=PK·fc/2M

Δmin=2π/2M數(shù)字T/R組件假定相位累加器字長(zhǎng)為N，則DDS的輸出頻率數(shù)字T/R組件另外DDS輸出信號(hào)的幅度可以通過(guò)波形存儲(chǔ)器后的數(shù)字乘法器來(lái)調(diào)整?？刂谱諥K起到對(duì)波形存儲(chǔ)器輸出幅度偏移進(jìn)行加權(quán)的作用。因此，可以根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)的要求，分別或同時(shí)控制FK、PK、AK，使得DDS的輸出頻率、相位和幅度滿足雷達(dá)實(shí)際工作的需要。數(shù)字T/R組件另外DDS輸出信號(hào)的幅度可以通過(guò)波形存儲(chǔ)器后的數(shù)字T/R組件5、DBF接收技術(shù)

數(shù)字波束形成（DBF）技術(shù)是將天線接收到的目標(biāo)回波，經(jīng)過(guò)放大、下變頻至數(shù)字信號(hào)，然后在信號(hào)處理上乘以相應(yīng)的加權(quán)因子形成所需的接收波束。由于采用了數(shù)字技術(shù)，因而容易實(shí)現(xiàn)低副瓣、自適應(yīng)零點(diǎn)形成及超分辨率處理。在DBF接收機(jī)中，目前已采用中頻采樣數(shù)字正交技術(shù)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬技術(shù)，以獲得更佳的系統(tǒng)性能。其基本原理如下圖所示

數(shù)字T/R組件5、DBF接收技術(shù)數(shù)字波束形數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件5.1模擬正交解調(diào)器的缺點(diǎn)

在傳統(tǒng)雷達(dá)接收機(jī)中，通常采用模擬I/Q正交器（即零中頻處理）對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，但由于模擬元器件固有的特點(diǎn)，使得模擬I/Q正交器的檢波性能并不理想。在信號(hào)帶寬內(nèi)，其I/Q兩路輸出幅度一致性一般只能到達(dá)0.5dB，相位正交性2～3°，由于受器件一致性及零漂、溫漂的影響，若要再提高其性能，已經(jīng)是非常困難了。若信號(hào)帶寬要求較寬，則性能可能還會(huì)下降。但隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)信號(hào)帶寬要求越來(lái)越寬，正交兩路幅相一致性要求越來(lái)越高，因此利用模擬正交器就很難實(shí)現(xiàn)。數(shù)字T/R組件5.1模擬正交解調(diào)器的缺點(diǎn)在傳數(shù)字T/R組件5.2中頻采樣數(shù)字正交解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

數(shù)字式正交檢波器是近十年才開(kāi)發(fā)出來(lái)并投入使用的一種新技術(shù)，它直接在中頻對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換，然后在數(shù)字域內(nèi)通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理的方法進(jìn)行相干檢波，得到正交兩路I/Q信號(hào)。由于數(shù)字電路是電平工作狀態(tài)，因此具有抗干擾能力強(qiáng)，溫度特性好，易于處理等優(yōu)點(diǎn)，從而使得數(shù)字式正交檢波器兩路一致性能達(dá)到很高的指標(biāo)。而且因?yàn)橹苯釉谥蓄l進(jìn)行數(shù)字采樣，因此輸出零漂僅由A/D變換器的零漂引起，而這種零漂可用信號(hào)處理的方法加以去掉。例如對(duì)于12位的數(shù)據(jù)，數(shù)字式正交檢波器輸出I/Q兩路幅度誤差僅為0.01dB，而正交相位誤差小于0.1°，與傳統(tǒng)模擬正交器相比，數(shù)字式正交器的精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，因而能大大提高系統(tǒng)整機(jī)性能，滿足現(xiàn)代越來(lái)越復(fù)雜的系統(tǒng)需求。數(shù)字T/R組件5.2中頻采樣數(shù)字正交解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字?jǐn)?shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)

X(n)＝±A(nT)cos[φ(nT)]

＝I’(n)當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)

X(n)＝±A(nT)sin[φ(nT)]

＝Q’(n)I’(n)和Q’(n)再經(jīng)過(guò)各自的內(nèi)插濾波器即可得到所需要的正交信號(hào)，內(nèi)插濾波器用PDSP16256實(shí)現(xiàn)。該方法實(shí)現(xiàn)比較方便，但AD采樣頻率和IF信號(hào)中心頻率一定要滿足以上所述的關(guān)系式。數(shù)字T/R組件當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)I’(n)和Q’(n)再經(jīng)過(guò)數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件

采樣后模擬信號(hào)的正負(fù)頻譜均各自向左右以采樣頻率為間隔重構(gòu)。頻譜的樣品集合可完全代表原帶通信號(hào)，此樣品集合通過(guò)一帶通濾波器即可重新恢復(fù)原帶通信號(hào)。從上面采樣頻率的關(guān)系可以看出通帶采樣的采樣頻率是可以很低的。式中將采樣頻率分成若干個(gè)區(qū)域并由n決定，n越小，頻率區(qū)域范圍越大，也就是說(shuō)對(duì)輸入信號(hào)頻率和采樣頻率偏差的要求越小。并且隨著n的下降，采樣頻率越高，量化信號(hào)的頻譜重復(fù)間距越大，對(duì)抗混疊濾波器帶外抑制的要求就越低，同時(shí)可提高輸出信噪比，但對(duì)后級(jí)處理提出了更高的要求，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)具體情況選擇合適的n值。數(shù)字T/R組件采樣后模擬信號(hào)的正負(fù)頻譜均數(shù)字T/R組件四、數(shù)字T/R組件的研究數(shù)字T/R組件四、數(shù)字T/R組件的研究一、國(guó)外數(shù)字T/R組件的研究二、國(guó)內(nèi)數(shù)字T/R組件的研究一、國(guó)外數(shù)字T/R組件的研究一、美國(guó)數(shù)字T/R組件和數(shù)字陣面的研究1.1任務(wù)的提出21世紀(jì)美國(guó)海軍USN（USNavy）艦載雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)近海和遠(yuǎn)洋軍事行動(dòng)的需求:惡劣環(huán)境(雜波)下的小目標(biāo)檢測(cè)

抗多種干擾源一、美國(guó)數(shù)字T/R組件和數(shù)字陣面的研究1.1任務(wù)的提出1.2計(jì)劃目的海軍研究辦公室（ONR）提出數(shù)字陣列雷達(dá)DAR

（DigitalArrayRadar）發(fā)展計(jì)劃目的是

:在有源陣列雷達(dá)系統(tǒng)中插入達(dá)到最新發(fā)展水平的全DBF技術(shù)1.2計(jì)劃目的海軍研究辦公室（ONR）提出數(shù)字陣列雷達(dá)DA1.3研究參與單位MIT/LL（MITLincolnLaboratories麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室）NRL/DC（NavalResearchLaboratory海軍研究實(shí)驗(yàn)室）

NSWC/DD（NavalSurfaceWarfareCenter海軍海面戰(zhàn)爭(zhēng)研究中心）1.3研究參與單位MIT/LL（MITLincoln1.4數(shù)字陣列雷達(dá)（DAR）計(jì)劃目標(biāo)DAR計(jì)劃的最初目的：為了評(píng)估應(yīng)用于L，S，X波段USN雷達(dá)的用于DBF雷達(dá)框架的商用技術(shù)

DAR的樣機(jī)是要從無(wú)線，光纖，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA），高速VME處理器市場(chǎng)拓展通信技術(shù)1.4數(shù)字陣列雷達(dá)（DAR）計(jì)劃目標(biāo)DAR計(jì)劃的最初目的1.5數(shù)字T/R的組成（微波T/R和數(shù)字T/R）微波部分主要由混頻器，濾波器，放大器和級(jí)聯(lián)在兩級(jí)功率放大器前的驅(qū)動(dòng)放大器組成數(shù)字部分的核心組成技術(shù)如FPGA，并串轉(zhuǎn)換，串并轉(zhuǎn)換，數(shù)模變換發(fā)射陣列，接收機(jī)AD變換器1.5數(shù)字T/R的組成（微波T/R和數(shù)字T/R）微波部分主1.6微波T/R組件MTR

采用兩級(jí)超外差系統(tǒng)，在激勵(lì)和接收鏈路間分配由濾波通路從T/R組件到數(shù)字部分的接口收發(fā)都是70MHz中頻頻率,圖中給出了接收機(jī)中頻輸出級(jí)的通帶響應(yīng)

1.6微波T/R組件MTR采用兩級(jí)超外差系統(tǒng)，在激勵(lì)和接單個(gè)微波T/R組件和圓形輻射單元單個(gè)微波T/R組件和圓形輻射單元接收機(jī)末級(jí)中頻帶寬特性接收機(jī)末級(jí)中頻帶寬特性1.7

數(shù)字T/R組件（DTR）和FO鏈

DTR更復(fù)雜，它依據(jù)基帶數(shù)據(jù)如何傳送，如何處理和變換到模擬數(shù)字信號(hào)

T/R分機(jī)控制器產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù)并變換為串行數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流由單個(gè)模塊變換為標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)為1300nm（接口3A）光1.7數(shù)字T/R組件（DTR）和FO鏈DTR更復(fù)雜，它依具有波形/時(shí)鐘光發(fā)生器的數(shù)字T/R組件（DTR）具有波形/時(shí)鐘光發(fā)生器的數(shù)字T/R組件（DTR）1.8數(shù)字陣列組成正方形軸對(duì)稱平面結(jié)構(gòu)，如圖3所示陣列面由224個(gè)輻射單元組成

有源T/R組件向安裝在陣列上的96個(gè)輻射單元之一饋電，剩下的單元接上負(fù)載1.8數(shù)字陣列組成正方形軸對(duì)稱平面結(jié)構(gòu)，如圖3所示陣列天線布置和內(nèi)部單元空間圖示陣列天線布置和內(nèi)部單元空間圖示二、國(guó)內(nèi)數(shù)字T/R組件的研究

國(guó)內(nèi)中國(guó)電子科技集團(tuán)公司的第14研究所和38研究所也開(kāi)展了數(shù)字T/R組件和數(shù)字陣面的研究

14所在“九五”和“十五”期間進(jìn)行了T/R組件的體制試驗(yàn)，并研制出P,L和S波段數(shù)字T/R組件原理性樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射數(shù)字移相和接收中頻高速采樣數(shù)字解調(diào)的功能。在“十一五”期間開(kāi)始研制數(shù)字有源陣面雷達(dá)。隨著數(shù)字技術(shù)、微波單片電路（MMIC）和微組裝技術(shù)的高速發(fā)展，特別是多芯片組裝工藝技術(shù)的成熟，數(shù)字化有源陣面及其數(shù)字T／R組件的研究必將成為今后相控陣?yán)走_(dá)研究的方向。二、國(guó)內(nèi)數(shù)字T/R組件的研究國(guó)內(nèi)中國(guó)電子科技集數(shù)字T/R組件

2.1.L波段DBF發(fā)射技術(shù)的研究2.1.1設(shè)計(jì)思想

DBF發(fā)射通道主要由兩大部分組成，即數(shù)字信號(hào)形成（DDS信號(hào)產(chǎn)生）模塊和上變頻模塊。由于大多數(shù)大型三坐標(biāo)相控陣?yán)走_(dá)的工作頻段主要分布在P、L和S波段，綜合考慮技術(shù)難度，器件成本，儀器儀表等各方面的因素，我們?cè)贒BF發(fā)射技術(shù)的研制方案中，射頻選在L波段，又考慮到主要是體制試驗(yàn)，因此就采用點(diǎn)頻工作方式來(lái)開(kāi)展電路實(shí)驗(yàn)（而雷達(dá)實(shí)際也工作在點(diǎn)頻狀態(tài)下），我們選擇頻率f為1200MHz。

數(shù)字T/R組件2.1.L波段DBF發(fā)射技術(shù)的研究2.1數(shù)字T/R組件

常規(guī)雷達(dá)的發(fā)射功放工作在丙類狀態(tài)，激勵(lì)功率小范圍的變化不會(huì)影響發(fā)射功率電平，其頻率響應(yīng)基本由功放本身的頻響來(lái)決定。而用DDS中的乘法器來(lái)修正幅度只有對(duì)A類或AB類放大鏈才有效果，因此可暫時(shí)不做幅度加權(quán)的實(shí)驗(yàn)。數(shù)字T/R組件常規(guī)雷達(dá)的發(fā)射功放工作在丙類狀態(tài)，激勵(lì)數(shù)字T/R組件

目前由DDS直接產(chǎn)生1200MHz的頻率是不可能的，只能通過(guò)變頻的方法將較低的DDS頻率混至1200MHz。另外，DDS器件當(dāng)初開(kāi)發(fā)的初衷是用于通信系統(tǒng)中各種信號(hào)的產(chǎn)生，因此對(duì)相位控制和幅度控制要求不高，從而導(dǎo)致許多DDS器件中沒(méi)有相位加法器和數(shù)字乘法器，即使有相位加法器，其位數(shù)也只有四位或八位，而又帶數(shù)字乘法器的DDS器件則鳳毛麟角。

數(shù)字T/R組件目前由DDS直接產(chǎn)生1200MH數(shù)字T/R組件

考慮到先在連續(xù)波情況下進(jìn)行試驗(yàn)，因此我們可以選用Qualcom公司的Q2368，其時(shí)鐘頻率為130MHz，有兩個(gè)32位的相位累加器，另有3位相位加法器，但沒(méi)有乘法器，因此無(wú)法進(jìn)行幅度修正的試驗(yàn)。當(dāng)工作在連續(xù)波狀態(tài)時(shí)，其中一個(gè)相位累加器起相位加法器的作用，可對(duì)信號(hào)進(jìn)行移相。當(dāng)工作在線性調(diào)頻信號(hào)狀態(tài)時(shí)，其中一個(gè)相位累加器用來(lái)對(duì)載頻進(jìn)行調(diào)頻，此時(shí)移相就只能用后面的3位相位加法器了。數(shù)字T/R組件考慮到先在連續(xù)波情況下進(jìn)行試驗(yàn)，因此我數(shù)字T/R組件

了能進(jìn)行幅相的測(cè)量，特別是相位的測(cè)量，一般在連續(xù)波工作狀態(tài)下進(jìn)行，且須有兩路相參的通道才能測(cè)量。為此共設(shè)計(jì)了四個(gè)DBF發(fā)射通道

考慮到整個(gè)DBF發(fā)射通道是一個(gè)十分復(fù)雜的有源系統(tǒng)，從電磁兼容性及散熱因素出發(fā)，發(fā)射功率不宜過(guò)高，我們從體制試驗(yàn)出發(fā)，設(shè)計(jì)發(fā)射功率大于16dBm（輸出1dB壓縮點(diǎn)電頻），另外也便于集成化。由于是DBF發(fā)射通道是一個(gè)數(shù)?；煊玫母呒傻哪K，因此對(duì)發(fā)射雜散電平的要求不宜過(guò)高，以不大于50dB為準(zhǔn)。數(shù)字T/R組件了能進(jìn)行幅相的測(cè)量，特別是相位的測(cè)量數(shù)字TR組件及其研究課件數(shù)字T/R組件2.1.3DDS信號(hào)產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)

考慮到設(shè)計(jì)周期，我們直接采用Qualcom公司Q2368器件的評(píng)估板Q0315（包括軟件），利用它附帶的控制軟件，在連續(xù)波輸出狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)32位或8位的移相功能。另外評(píng)估板可輸出兩路信號(hào)，其中一路輸出功率可達(dá)4dBm，另一路可作監(jiān)測(cè)用。在DBF發(fā)射通道研制過(guò)程中解決了DDS信號(hào)產(chǎn)生和移相的關(guān)鍵問(wèn)題，選用了性能價(jià)格比較高的DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊，既達(dá)到了體制試驗(yàn)的目的又降低了成本數(shù)字T/R組件2.1.3DDS信號(hào)產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)考慮數(shù)字T/R組件DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊數(shù)字T/R組件DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊數(shù)字T/R組件2.1.4L波段上變頻單元設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)在具體電路實(shí)現(xiàn)上，為保證射頻輸出幅相同中頻輸入幅相的一致性，必須使得電路各部分有良好的匹配，另外為防止本振間的相互串?dāng)_，在本振輸入端加上適當(dāng)?shù)臑V波是必要的。為了便于通道的調(diào)試，在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)口以便幅相調(diào)整。另外在電路設(shè)計(jì)中大量采用了微波單片集成電路（MMIC）和表面貼裝技術(shù)（SMT），大大提高了產(chǎn)品的可靠性。

數(shù)字T/R組件2.1.4L波段上變頻單元設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)在具數(shù)字T/R組件2.1.5L波段上變頻單元電原理簡(jiǎn)圖如下

來(lái)自DDS30MHz第一混頻第二混頻中頻濾波放大射頻濾波放大射頻輸出LO1LO2數(shù)字T/R組件2.1.5L波段上變頻單元電原理簡(jiǎn)圖如下數(shù)字T/R組件

L波段上變頻模塊數(shù)字T/R組件L波段上變頻模塊數(shù)字T/R組件2.1.6DBF發(fā)射通道性能測(cè)試2.1.6.1DDS輸出相位測(cè)試首先我們對(duì)DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊進(jìn)行了測(cè)試，由于控制軟件本身的缺陷，當(dāng)時(shí)鐘頻率為120MHz，輸出連續(xù)波頻率為30MHz時(shí)，其移相位數(shù)可達(dá)32位，但當(dāng)時(shí)鐘頻率為96MHz，輸出連續(xù)波頻率為30MHz時(shí)，其移相位數(shù)只能有8位。當(dāng)時(shí)鐘頻率fc=120MHz時(shí)，其移相位數(shù)可達(dá)32位，因此其移相精度為：

δφ=2π/232≈8.382×10-8°數(shù)字T/R組件2.1.6DBF發(fā)射通道性能測(cè)試首先我們數(shù)字T/R組件當(dāng)時(shí)鐘頻率fc=96MHz時(shí)，其移相位數(shù)為8位，因此其移相精度為：

δφ=2π/28=1.40625°

由于受儀表的測(cè)量精度的限制，我們利用HP8508A矢量電壓表,采用比較法分別以標(biāo)稱步進(jìn)1°和10°進(jìn)行了測(cè)試

我們用同樣的測(cè)試方法分別以標(biāo)稱步進(jìn)1.40625°和9.84375°進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：數(shù)字T/R組件當(dāng)時(shí)鐘頻率fc=96MHz時(shí)，其移相位數(shù)為數(shù)字T/R組件DDS輸出（f0=30MHz，fc=120MHz）移相測(cè)試結(jié)果。（32bit）

數(shù)字T/R組件DDS輸出（f0=30MHz，fc=120MH數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件數(shù)字T/R組件DDS輸出