论文研究-一种基于相关干涉仪测向设备的校准源的研究与设计 .pdf

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一种基于相关干涉仪测向设备的校准源的研究与设计,魏添翼,黎淑兰,相关干涉仪测向是波前测向体制中的一种,这种测向体制通过获取信号携带的相位信息来计算来波方向,并要求配合使用多元天线阵以及
山国武花论文在丝 -p·中- 7-√√ 通过 仿真,得出如图的仿真结果,其横坐标为实际入射角,纵丛标是相关干 涉仪体制的计算结果。 C…- --,--- 图相关干涉仪体制测向结果仿真 从图中可以看出,来波方向曲线平直无跃变,测向结果的示向度不存在突变或方向相 反等情况 图未校准相关干涉仪测向设备测向精度 将坐标系的纵标改为计算出的来波方向与入射角的差值,横坐标为入射角,可观察测 向体制的测向精度,如图所示,相关干涉仪体制的最佳测向精度精度较髙,但在部分离散 值处仍然存在士°的误差 校准原理与架构 制作特性完全一鈫的多信道是十分困难甚至是不可能的。为了消除这和不一致性,需要 对信道进行校准。早期人们采用诸如自动增益控制与模拟移相器等方法,进行各通道冋的嘔 度和相位校准,但由于模拟器件精度不晑,容易受环境变化等因素影响,校止后仍有较大的 误差。随着数字信号处理技术的不断发展,及专用高速数字信号处理芯片的使用,多通道接 收机的幅度和相位一致性可以通过数字化的方式米处玛。这也是本文校准源设计提出的基 山国武花论文在丝 础 目前主流相关干涉仪式测向机均妚用了双通道(或多通道)接收机技术,它们至少需要 两个信道接收机对信号进行相应的变换滤波和放大,然后,对两个信道的输出进行比较计算 后,得出来波方向。 信道1 A/D+FFT/Hilbert 信道 FFT/Hilbert 可控频率源 1数据处坦 N端口输 出,各端口信 信道3 A/D FFT/Hilbert 2相位差计算 3校准数据库 号特性独立) 4表/表 信道N A/D FFT/Hilbert 图校准源原理框图 结合相关十涉仪体制的特点,木文提出了如图架构的校准方案,各通道单元对接收的 信号进行放大,变换,存储转发, 变换处理。其中将时域信号变成频 域信号,用于观察信号特性 变换可直接求出各通道信号的相位,再通过相关T涉 算法计算出通道问的相位差。 校准源设计与分析 电路设计 基于上面的分析,本文进行了可控频率源的电路设计。在频率合成领域,常用锁相环或 。基于的频率合成器优点是可以工作在很高的频率(级别之上),但缺点是 灵活性不高,频率转换时间较长,相位噪声较人。基于的频率合成器,因为是基于查 找表技术,所以频率转换时灵活性高,反应时间短,相位噪声低,可以根据需要输岀各种调凋 制的信号,缺点是输出信号频率必须低于工作频率,故不能做到很高频率。本文提出的校准 源主要用于频段与的低频频段,故采用架构有明显优势。 BPE ADT1-1 DDS 1 Balun BPE 200MHZ AD9959 Balun BPF (Mas ler) 200Hz Balun BPF ADTI 200MHZ Ref clk FPGA 5CMHz 反相器品振 EP2C8 Ref clk Balu BPF ADI1-1 DDS 2 Balun BPF AD9959 Blur BPF ADT1-1 200M|z Balun BPF ADT1-1 200MHz 图可控频率源设计原理图 山国武花论文在丝 为了满足多通道校准的需要,本文采用片 加片 的方案。图给出了 电路设计原理图 选择了公司的 这是一款通道 最高工作频率 叮达到 采用的内核供电,的外围口供电,内部集成了倍参考 信号生成器(基于)。在输出信号为 ,采用倍参考信号倍频的情况下, 能提供 的相位噪声, 窄带无杂散动态范围 需要注意的是,两片之间要做好同步,保证输出信号的相位一致。首先,采用 晶振输入分反相器(增强驱动力),然后采用等长布线方式送入 其 次,以 作为主设备(),输出同步信号 到从设备()的 两片都通过口连接到 由统一控制。由于输出为差分信号,并 且路输出需要进行同步,这就设计到了的等长布线、差分布线等原则,在设计时, 需要充分考虑的问题,在布局布线过程中遵守既定原则,如 原则。 校准源对测向精度的改善 校准时,根据系统需要,可通过配置产生所需的各种信号。本文以止弦波 为例,首先通过校准源产生路同幅度同相位的止弦信号输入沨向设备,进行放大、采样、 数字处理后,可比对各通道之间的相位差,并将该值存入相关表。其次,断开校准源,进行 真实测向后,后端数字处理时调用相关表中的数据,比对后得出最终测向结果。 0.5 角度 (1)使用校准源后 05 (2)使用校准源前 图测向精度结果 显然,如图显示,在正确使用校准源并建立相关表后,测向精度有了明显的改善。校 准前,在较多的角度岀现了测向误差,而在使用校准源后,出现误差的角度明显减少。说明 了木文提出的改善方案是有效的。 结论 本文给出了相关干涉仪测向体制的原理分析,在此基础上介绍了校准技术原理,提出了 种适用于相关干涉仪测向设备的校准源的设计。本文成功设计了校准源,并在实际测向中, 山国武花论文在丝 利用该校准源改善了测向精度。可以看出,本校准源能够满足设计要求,成功改善了多通道 接收机的相位一致性问题,并在一定程度上消除相关干涉仪测向设备的误差 参考文献 朱庆厚无线电监测与道信侦察人民邯电出版社 吕英华于学萍张 金玲等译北京机械工业出版社

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