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随着相控阵天线口径和信号带宽的增加,传统相控阵雷达的孔径效应将越来越严重。宽带波束形成网络具有波束形成和实时延迟补偿功能,可进行孔径渡越时间的补偿,实现相控阵天线的宽带性能。本论文研制了一款128路通道的K频段宽带双波束形成网络,带宽1.6GHz,具有幅相一致性好、隔离度高以及移相速度快的特点。 本文首先概括了宽带波束形成网络的国内外发展现状,由于数字技术宽带波束形成网络具有多次变频、运算量大、转换时间慢以及结构复杂的缺点,通过结构和性能比较,并结合实际的系统要求,选择功分网络与实时延迟线结合的射频技术实现本次设计,考虑128路的通道幅相一致性调试难度大,采用了功分网络、三位大比特移相功分器、末级二功分器三个子模块的设计方案来完成波束形成网络的研制。在具体的子模块电路设计中,对比分析了腔体功分器和微带功分器的结构和性能,综合考虑尺寸要求和通道隔离度以及实现复杂度,选择Wilkinson功分器的级联形式实现1分16路功分网络。而为了缩小尺寸,则将A/B波束的功分网络集成在同一个平面内,通过隔腔和盖板设计,减小双波束之间的串扰影响。末级二功分则设计了二节Wilkinson功分器电路形式,有效提高了通道隔离度。此外,三位大比特移相功分器采用PIN管单刀双掷开关切换三组相位差为360°、720°和1440°的微带延迟线的方法,切换速度快,通过TTL电平实现移相控制。最后,利用ADS软件对子模块射频电路进行仿真计算,并利用CAD和Solidworks软件完成了电路板图设计和各子模块及整体的腔体设计。 经测试,论文研制的K频段宽带双波束形成网络,在1.6GHz工作带宽内,实现了A/B波束128路通道各移相态下幅度一致性小于等于±1dB,相同移相态下中心频点相位一致性小于等于±8°,移相精度控制在±14°以内,实现了0°~2520°以360°为步进的快速移相,同波束相邻通道隔离度优于20dB,较好地实现了指标要求。经系统应用验证,性能稳定可靠。