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(shí)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(shí)延遲可以抵消孔徑渡越時(shí)間,解決寬帶和波束偏斜的問(wèn)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(guò)光延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)多波束的,它可以減小搜索間隔時(shí)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(duì)其各個(gè)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(shí)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(cè)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(cè)光鏈路的小信號(hào)模型,對(duì)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(duì)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(duì)噪聲系數(shù)的影響,8陣元存

3、在探測(cè)飽和時(shí)噪聲系數(shù)可以做到3.83dB。對(duì)存在鏈路噪聲信號(hào)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(shí)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(lái)源及對(duì)波束的影響。其次對(duì)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(duì)隨機(jī)幅相誤差對(duì)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(gè)波束都可以獨(dú)立掃描。信號(hào)頻率為??GHz,對(duì)于4波束??陣元的結(jié)構(gòu),幅相誤差服從正態(tài)分布時(shí),進(jìn)行波束仿真。結(jié)果表明均方差為-5dB、-3dB時(shí),指向角偏移為0.3°、0.6°;延遲誤差均方差為2ps、3ps時(shí),副瓣電平上升了1.97