使用ADS进行雷达TR组件设计
使用ADS2B系统完成雷达精度的标定
使用ADS2B系统完成雷达精度的标定ADS2B系统是一种用于雷达精度标定的工具，旨在通过提供准确和可靠的测量结果来确保雷达系统的性能。
本文将详细介绍ADS2B系统的使用方法及其在雷达精度标定中的应用。
首先，为了使用ADS2B系统进行雷达精度标定，我们需要准备一些必要的设备和材料。
这些包括ADS2B系统本身，一台计算机，一个稳定的电源，适配器和连接线缆，以及雷达系统的测试目标和地面标志。
在准备好这些设备和材料之后，我们可以开始进行雷达精度标定的过程。
首先，我们需要将ADS2B系统连接到计算机上。
通过适配器和连接线缆，将ADS2B系统与计算机进行连接，并确保连接的稳定和可靠。
然后，将ADS2B系统的电源插入稳定的电源插座，并通过电源开关将其打开。
此时，ADS2B系统将开始运行并准备进行雷达精度标定。
一旦ADS2B系统开始运行，我们需要设置一些基本的参数和选项。
通过计算机上的相应软件界面，选择合适的雷达参数和标定模式。
根据具体的雷达系统和测试要求，选择适当的频率范围，增益设置，波束角度和扫描模式等参数。
同时，还可以设置数据采集和处理的相关选项，以便进行后续的数据分析和评估。
接下来，我们需要安装测试目标和地面标志。
测试目标可以是简单的金属板或实心物体，用于模拟雷达接收到的回波信号。
地面标志则用于确定测量和判断雷达的位置和方向。
这些目标和标志应该根据具体的测试要求和雷达系统的工作原理进行选择和布置。
当一切准备就绪后，我们可以进行真正的雷达精度标定。
通过ADS2B 系统发送相应的测试信号，并接收和记录返回的回波信号。
根据雷达系统的参数和标定模式，ADS2B系统可以自动计算和分析回波信号的时间延迟、幅度、相位和频率等信息。
通过比较实际接收到的回波信号与理论上预期的信号，可以评估雷达的精度和性能。
在进行雷达精度标定的过程中，我们还可以使用ADS2B系统提供的其他功能和选项。
例如，可以对不同的雷达系统和配置进行比较和评估，以确定最佳的参数设置和标定方法。
《现代空中交通管理》ADS与雷达数据融合处理
5.3 ADS与雷达数据融合处理
航迹处理的卡尔曼滤波算法
飞机飞行的C-V (Constant-Velocity)模型
C-V模型的状态方程中，加速度看作具有随机特性的扰
动输入，其随机性不可预测。 建立观测方程，首先假设目标的动态模型和观测传感 器都是线性的，且过程噪声和观测噪声是相互独立的 高斯白噪声。
5.3 ADS与雷达数据融合处理
目标跟踪系统中的状态融合估计
混合式：以上两种形式的组合
5.3 ADS与雷达数据融合处理
民航ATC系统中的数据融合
目前，民航ATC系统中包含多种类型的监视传感器，如一次、 二次监视雷达、机载应答机等。多种传感器得到的位置等信 息通过信息融合就可以作出飞机的航迹估计、飞行趋向推理、 飞行冲突监测。 ADS报文数据中的速度数据和位置报告是由导航系统提供的， GPS提供的数据一般要比雷达所测的速度数据准确，通过对 多传感器的信息融合，可最大限度发挥多传感器的优点和充 分利用所能得到的信息，弥补单一传感器的不足，提高系统 性能。 通过对雷达数据和ADS数据的融合，在高密度终端区高精度 的雷达位置数据和ADS附加数据中的地速和垂直速率来提高 数据精度。通过综合两者的优点，可实现可靠的无间断的监 视，并且在高密度终端区提供必要的监视精度。
5.3 ADS与雷达数据融合处理
ADS-SSR数据融合模型
融合模型 ADS合同管理模块对航迹数据、航迹精度数据 等进行处理，根据实际情况产生对ADS合同的 更改请求，以保证跟踪精度和跟踪的优先级管 理；通过对飞行计划符合度的检查，产生短期 冲突检测报警等，从而辅助管制员通过CPDLC 实施管制。 ADS属于非独立监视，要依靠飞机自己生成和 发送的ADS报告。航路上ADS航迹为主；而在 终端区，以SSR航迹为主，ADS为辅。
C波段大功率数字TR组件的设计与实现
-22 -2.5
-3.0
-23
dB(SP1.SP.S(2,1)) dB(SP1.SP.S(1,1))
-3.5
-24
-4.0
5.40Βιβλιοθήκη 5.455.505.55
5.60
-25
5.40
5.45
5.50
5.55
5.60
freq, GHz 图 1 C波段大功率数字 T/R组件功分器仿真结果
freq, GHz
发射期间完成发射信号的上变频与高功率放大,接收期间完成 接收信号的下变频与低噪声放大,在T/R信号控制下完成收发转 换。发射相移由DDS移相模块控制。
3 C波段大功率数字T/R组件的设计方法 C波段大功率数字T/R组件有如下的设计难点:第一,组件采
用二次变频,需要有合理的结构设计将众多器件合理的安排在腔体 内;第二,组件微波链路上有三种工作频率和两种本振频率,需要有
3.3 功率设计与热设计 收发组件要求发射功率大于100W,放大器工作状态设计为饱 和工作,要求前级驱动放大部分的增益和输出动态使末级功率放大 部分工作在饱和区。组件中使用两个60W氮化镓内匹配功率管进行 合成,所以要对功率分配器和合路器进行精心设计,使用仿真软件 对功率分配器和合路器进行优化设计,可以得到较高的合成效率。 仿真结果见图1。两个功率管合成输出功率达到107W以上,满足发
数字技术 与应用
设计开发
C 波段大功率数字 T/R 组件的设计与实现
肖宁 程显平 张选 (中国电子科技集团第十三研究所,河北石家庄 050000)
摘要:针对数字T/R组件的高功率输出,提出了一种C波段大功率数字T/R组件的设计与实现方法。采用了氮化镓内匹配功率管的
合成来实现高功率输出。测试结果表明,组件输出功率超过100W,噪声系数小于4.0dB,接收通道增益超过33dB。实现了高功率输出和良
在ADS中进行雷达瞬时测频仿真
使用ADS 软件软件进行雷达瞬时测频仿真进行雷达瞬时测频仿真（IFM—Instantaneous Frequency Measurement ）在现代电子战中，非常重要的任务之一就是快速侦测敌方雷达参数。
在雷达的各种特征参数中频率参数是最重要的参数之一。
雷达的频率参数包括载波频率、频谱和多普勒频率等。
本文讨论了使用安捷伦ADS 软件利用比相法对雷达信号载波频率的测量。
其中包括使用微波鉴相法测频和数字测频法的基本原理、在ADS 软件中原理图实现和仿真结果。
微波鉴相法瞬时测频接收机微波鉴相法的基本原理可以参加参考文献[1]。
下图给出了在ADS 软件中实现的由功率分配器、延时线、90°电桥和混频器组成的鉴相器。
我们来分别分析各个节点的电压： tj eA Vin ⋅⋅=ωVin V ⋅=221 Vin V ⋅=222 Vin e V j ⋅⋅=−ϕ223 ϕ 是由延时线引起的相移 Vin V ⋅=224 Vin e V j ⋅⋅=⋅2225πVin e V j ⋅⋅=−ϕ216 Vin e V j ⋅⋅=−ϕ2172222)()(4242461t j j t j j j e e K e e A in V e V V Vo ⋅−⋅−−⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅=⋅=ωϕωϕϕ (1) 2)2(2)2(22)2()()(4242572t j j t j j j e e K e e A in V e V V Vo ⋅−−⋅−−−−⋅⋅=⋅⋅⋅==⋅⋅=⋅=ωπϕωπϕπϕ (2)其中 242A K ⋅=从 式 (1) 和 (2) 中提取出基带部分： )cos(1'ϕ⋅=k Vo (3) )sin(2'ϕ⋅=k Vo (4)从(3)、(4)式中可以看出，鉴相器输出的基带信号为一对正交量，相角ϕ为延时线引入的相移：T f c L c Lgg g g⋅⋅=⋅∆⋅=⋅∆=ππλπλϕ22 (5) 式中，g λ为延时线中的信号波长；g c 为延时线中的电波速度；L ∆为延时线长度；T 为延时线引入的延时；f 为输入信号的载波频率。
C波段大功率TR组件设计
C波段大功率T/R组件设计
T/R组件是固态有源相控阵雷达中实现信号接收和发射、波束电控扫描功能的核心组件,对有源相控阵雷达应用发展起到重要的推动作用。
利用GaN功率器件制作T/R组件的功率放大器,能够使T/R组件的达到更大的输出功率;同时由于效率的优势,也降低了T/R组件在高功率输出情况下的散热系统设计的难度。
本文研制了一种利用GaN功率器件实现的大功率T/R组件。
基于应用的特点,在T/R组件典型框图的基础上,将组件设计工作细分为发射(T)组件设计、接收(R)组件设计、公共支路设计、整体结构工艺设计,开展了设计理论分析、仿真、器件选型和综合集成设计等工作,完成了组件电路设计、结构工艺设计。
在发射支路的设计过程中,采用内匹配技术,利用ADS软件建模仿真,选择AB 类放大器模式,解决了GaN管芯功率/效率匹配的问题,完成了输出级功率模块的设计研究工作。
在结构工艺设计过程中,利用结构热仿真技术,对组件的机械和散热结构进行了一体化设计,利用水冷技术解决了组件的散热问题。
实验测试结果表明,C波段大功率T/R组件发射功率≥206W以上,效率≥36.9%以上;接收增益约为24.6~25.2dB,噪声系数<2.4dB;组件内包含了6位数字移相器,移相均方根误差<2°,满足设计要求。
基于ADS的雷达信号仿真实现
基于ADS的雷达信号仿真实现作者：戴正科来源：《电子科学技术》2016年第06期摘要：无论是军用还是民用领域，雷达技术都是探测远程目标的常用技术之一。
虽然各种雷达技术日益成熟，但在接收目标回波信号时，还是不可避免地会受到各类散射物体产生的干扰杂波信号，最常见的就是云、雨、复杂地形带来的信号干扰，影响雷达对目标的探测能力。
本文是基于ADS软件建立雷达信号目标检测系统，根据相位编码信号和目标回波信号准确计算出距离，并同步跟踪目标方位角，得到目标在天线扫描图中的位置，而且很好地抑制雷达杂波干扰，提高了雷达探测精度。
关键词：相位编码信号；目标回波信号；ADS中图分类号：TN955 文献标识码： A 文章编号： 2095-8595 （2016） 06-716-03电子科学技术 URL： http// DOI： 10.16453/j.issn.2095-8595.2016.06.011引言自从人类社会进入21世纪以来，科技呈爆炸式增长，基础材料学和计算机科学的突飞猛进都是雷达技术发展的源动力，无论在军事上还是民用领域，雷达技术的研究和应用都是一个非常热门的领域[2]。
可以进行雷达信号仿真的电子设计软件不少，但ADS软件（Advanced Design System）是功能最为强大的。
ADS软件最大特点之一就是支持几乎所有类型的射频设计，软件集成离散的射频/微波模块可以很好的应用在远程目标通信、远程目标探测民用领域及航天国防等军事领域。
1 目标参数的测量1.1 测量距离在一般情况下，我们计算的时间，由雷达发射的电磁波和目标的回波时间，和目标之间的相对距离可以得到雷达和目标的距离方程为：t1：雷达信号到目标时间；t2：目标反射信号到雷达时间；c为电磁波的传播速度，取常数3×108m/s。
一般情况下，被测目标的运动速度远远小于电磁波的传播速度，因此，t1和t2近似相等，那么式（1）可简化为：式（2）中的t，在不同的雷达中有不同的测量方法。
在ADS中进行雷达瞬时测频仿真
使用ADS 软件软件进行雷达瞬时测频仿真进行雷达瞬时测频仿真（IFM—Instantaneous Frequency Measurement ）在现代电子战中，非常重要的任务之一就是快速侦测敌方雷达参数。
在雷达的各种特征参数中频率参数是最重要的参数之一。
雷达的频率参数包括载波频率、频谱和多普勒频率等。
本文讨论了使用安捷伦ADS 软件利用比相法对雷达信号载波频率的测量。
其中包括使用微波鉴相法测频和数字测频法的基本原理、在ADS 软件中原理图实现和仿真结果。
微波鉴相法瞬时测频接收机微波鉴相法的基本原理可以参加参考文献[1]。
下图给出了在ADS 软件中实现的由功率分配器、延时线、90°电桥和混频器组成的鉴相器。
我们来分别分析各个节点的电压： tj eA Vin ⋅⋅=ωVin V ⋅=221 Vin V ⋅=222 Vin e V j ⋅⋅=−ϕ223 ϕ 是由延时线引起的相移 Vin V ⋅=224 Vin e V j ⋅⋅=⋅2225πVin e V j ⋅⋅=−ϕ216 Vin e V j ⋅⋅=−ϕ2172222)()(4242461t j j t j j j e e K e e A in V e V V Vo ⋅−⋅−−⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅=⋅=ωϕωϕϕ (1) 2)2(2)2(22)2()()(4242572t j j t j j j e e K e e A in V e V V Vo ⋅−−⋅−−−−⋅⋅=⋅⋅⋅==⋅⋅=⋅=ωπϕωπϕπϕ (2)其中 242A K ⋅=从 式 (1) 和 (2) 中提取出基带部分： )cos(1'ϕ⋅=k Vo (3) )sin(2'ϕ⋅=k Vo (4)从(3)、(4)式中可以看出，鉴相器输出的基带信号为一对正交量，相角ϕ为延时线引入的相移：T f c L c Lgg g g⋅⋅=⋅∆⋅=⋅∆=ππλπλϕ22 (5) 式中，g λ为延时线中的信号波长；g c 为延时线中的电波速度；L ∆为延时线长度；T 为延时线引入的延时；f 为输入信号的载波频率。
TR组件自动测试系统设计
TR组件自动测试系统设计摘要：tr组件待测数据量和需计算数据量大、控制信号繁琐，构成测试系统的仪表较复杂，需要设计全自动tr组件测试系统以满足相控阵雷达研制需求。
根据被测tr组件工作特点，本文详细介绍了测试系统组成和测试原理，测量精度的计算。
关键词：tr组件自动测试系统集成中图分类号：tp274 文献标识码：a 文章编号：1007-9416(2012)01-0074-01tr组件是有源相控阵雷达的核心部件，也是发展有源相控阵技术的关键。
tr组件在批量生产时，数量大、测试指标多、待处理数据量庞大、组件控制信号繁琐，设计一套全自动tr组件测试系统，实现对大批量tr组件性能指标准确、快速、方便地测试，意义极其重大。
在相控阵雷达研制和生产过程中，tr组件测试技术是影响产品研制、生产进度、产品质量以及成本的一项关键技术。
tr组件自动测试系统涉及的技术很多，包括有微电子技术、微波测量技术、总线技术、数据库和自动化控制与管理等。
本文在借鉴目前国内外已有的先进测试系统基础上，根据被测对象特点和测试系统要求，研究和设计tr组件自动测试系统。
1、系统组成根据被测tr组件性能指标特点以及所要求的测量精度，除专用测试仪表外，所需硬件还包括tr组件控制器、开关矩阵、控制计算机、路由器以及连接附件，构建tr组件自动测试系统。
计算机通过串口给tr组件控制器发送指令，指令包含tr组件的工作通道、占空比、周期、衰减量、相移量等，tr组件控制器根据接收到的指令，控制tr组件工作在相应状态，并给计算机发送反馈报文，报告tr组件当前工作状况，实时显示tr组件工作电流，防止过流发生；同时计算机通过路由器与测量仪器进行通信，包括仪器参数设置、仪器校准和测量数据的读取；当选择对tr组件某个参数进行测试时，计算机给tr组件控制器发送指令，由tr组件控制器实现对开关矩阵的控制，导通所需测量通道。
发射通道脉冲s参数测试使用宽带法，由tr组件控制器产生所需同步脉冲信号；示波器测量脉冲参数需使用检波器；功率探头用于完成峰值功率测量，同时也用于网络分析仪的源功率校准。
使用ADS软件进行收发组件系统设计
Agilent EEsof EDA使用ADS 软件进行收发组件系统设计EEsof EDA应用工程师谢成诚cheng-cheng_xie@Agilent EEsof EDA目标•本专题的主要目标…..–了解ADS 做为射频微波系统完整的设计平台所具有的功能–从有源相控阵雷达系统TR 组件的系统级设计实例出发，演示ADS 软件集成的设计仿真环境Agilent EEsof EDA内容安排•收发组件(TR Module)概况及主要元件•TR 组件系统级仿真•TR 组件中的微波单片电路( MMIC)•TR 组件的射频脉冲仿真•贴片天线阵•TR 组件及贴片天线阵混合仿真Agilent EEsof EDAT/R 组件的尺寸及工作频率T/R 组件被安放在相控阵中的单元之中，单元尺寸是工作频率的函数从经验上来讲，组件是以半波长间距进行摆放，如10 GHz 的半波长是1.5 cm, 或600 mils. Source: /encyclopedia/transmitreceivemodules.cfmAgilent EEsof EDA典型的收发组件系统框图数字移相器数字衰减器收发开关低噪放级1、2激励+ PA 限幅器或接收机保护开关双工器耦合器Tx 入Tx 功率监控Tx Out Rx In Rx 出Agilent EEsof EDA数字移相器移相器可以为每个单元电路提供相位增减从而使扫描波束改变方向。
由于收发单元都需要移相单元，因此移相单元经常置于收发公用通道中。
这种情况下，移相器一般是无源互易网路。
也可以采用有源移相器。
移相器并不是理想的，也包含移相误差。
但是有一种未被理解的说法是和频率有关的、VSWR 性能较差的移相器的相位误差会显著提高。
通过带入真实的负载，就可以更真实的了解移相器的性能，降低产品的上市时间和降低成本。
Agilent EEsof EDA衰减器衰减器用来帮助改善相控阵主瓣宽度，降低旁瓣大小。
一般在接收模式下使用这种方式，而在发射模式下，往往希望辐射更多的能量。
毫米波TR组件的研究与设计
抑制使用的Ａｌｐｈａ的ＡＭ０３８ＲＩ．００，工作频带３３ＧＨｚ．４３ＧＨｚ，型变频损耗９ｄＢ，镜像抑制１８ｄＢ，引出的两路中
频信号其中一路多走入。／４，最后用Ｔ型结连接。
Ｆｔｏｔａｌ＝Ｆ。＋掣＋铡＋．．·矗去
公式，
中频滤波器采用交指型，如图３，通带２．２．７ＧＨｚ，在１．３．５ＧＨｚ以外衰减＞４０ｄＢ，尺寸小于２０ｍｍ Ｘ １６．４ｍｍ，仍作在６０１０基片上，而毫米波部分作在Ｄｕｒｉｏｄ ５８８０上，两种基片上的微带通过金丝跳接。中频 放大器采用Ｍｉｎｉ的ＥＲＡ．５，增益２０ｄＢ，ＮＦ为４．３ｄＢ。
为了减小功耗提高收发隔离度，对各单片即工作即供电，发射时接收支路低噪放、中频放大器断电， 并只保持差或和支路的功放有电，接收时相反，供断电由开关驱动器ＢＨＤｌ４推动的４个Ｎ沟道ＭＯＳＦＥＴ 管控制。并制作单片电源保护电路，避免了因加电顺序不当而烧毁，功放漏压供电受ＴＴＬ电平及栅压加 电条件控制，如图９所示。
关键词：毫米波通信；Ｔ／Ｒ组件；鳍线滤波器；参数抽取
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ Ｔ／Ｒ Ｍｏｄｕｌｅ
Ｙａｎｇ Ｆｅｉｌ，Ｙａｈ Ｂ０２，Ｘｕ ＲｕｉＩＩｌｉｎ３ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵＥＴＳＣ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｃｈｉｎａ ６１００５４
Ｋａ ｂａｎｄ．Ａｎｄ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｐｒｉｎｔｅｄ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｓｔｒｉｐｓ ｉｓ ｐｒｏ‘
ｐｏｓｅｄ．Ａ Ｅ—ｐｌａｎｅ ７．ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｕｎｉｌａｔｅｒａｌ ｆｉｎ—ｌｉ ｆｉｌｔｅｒ ｉｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ａｎｄ ｔｅｓｔｅｄ，ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｏｕｔｓｋｉｒｔ’Ｓ ａｔｔｅｎｕａ－
相控阵雷达TR组件自动测试系统的研究与实现
相控阵雷达TR组件自动测试系统的研究与实现作者：程浩然伍进进来源：《电子技术与软件工程》2016年第10期摘要随着雷达系统的广泛应用，对其系统综合性能也提出更高的要求。
以往雷达发射天线控制中，多以伺服系统为主，用于完成波束传播方向改变、雷达信号多方位发射与接收等工作。
而在当前相控阵雷达运用下，其无需将伺服系统引入，便可实现伺服系统的功能。
本文将对微波测量相关概述、TR组件测试系统硬件与软件设计以及误差问题控制进行探析。
【关键词】TR组件相控阵雷达自动测试系统误差控制作为计算机技术、信号处理技术以及雷达信号理论发展的重要产物，相控阵雷达可在移相器作用下，对发射与接收天线波束进行控制，对于该控制过程中涉及的电路功能组合，便可叫做TR组件。
由于TR组件本身可被纳入微波电路范畴，涉及较多功能部件，且制造工艺较为复杂，若忽视组件质量控制，将使整个系统性能受到影响。
因此，本文对TR组件测试相关研究，具有十分重要的意义。
1 微波测量相关概述针对TR组件测试中功能部件多、部件的制造工艺复杂等难题，要求做好TR组件自动测试系统构建工作。
该系统在构成上集中表现为控制软件、主控计算机、被测件控制器、可程控开关矩阵与测量仪器等。
系统测试过程中，对于TR组件，可将其看作为微波二端口网络，这样在实际测量中，主要需对发射驻波、接收相位精度、接收增益等进行判断，便可完成组件测试过程。
从微波网络测量的基本原理看，集中在元器件特性、低频网络与微波网络等表征方法上。
同时需注意该测量的实现应将微波网络分析仪引入其中，其可对散射参数进行准确测量。
该设备应用下，主要对被测网络下的传输、反射等信号进行分离，通过采样变频，并对比入射信号，以此使相位、幅度等信息从ADC电路中分离出来，在此基础上通过微处理器的利用，完成最终的处理与运算过程。
尽管该设备应用下取得的效果较为明显，但对于脉冲大功率信号很难测量，此时要求将脉冲矢量网络分析设备引入，其可保证测试更为快速、准确。
TR组件S参数自动测试软件的设计和应用
TR组件S参数自动测试软件的设计和应用李为玉【摘要】To automatically test the TR components S-parameter, a testing system is designed for receiving and transmitting S-parameter. The VISA-COM and SCPI command are used for programming of the instrument. The method for automatically testing TR component s phase shift and attenuation in pulse condition is elaborated emphatically. The design of the TR component phase shift data processing software is introduced. The testing method was applied to the automated testing of the active phased array antenna successfully. The application of matching phase automated testing system for the active phased array antenna is also discussed. This automatic testing technology has the accurate, rapid and convenient characteristics, and has achieved a good result in practical engineering application.%为了实现TR组件S参数测试的自动化,分别建立了接收和发射S参数自动测试系统,使用VISA-COM和SCPI命令对仪器进行编程,重点阐述了在脉冲状态下实现TR组件移相和衰减全自动化测试的方法,并介绍了TR组件移相数据处理软件的设计.该方法在有源相控阵天线的自动化测试上得到成功应用,论述了在有源相控阵天线配相自动化测试系统的应用情况.该自动化测试技术具有准确方便快速等特点,在工程实践中取得了良好的效果.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)013【总页数】3页(P123-125)【关键词】TR组件;脉冲测试;VISA-COM;有源相控阵天线测试【作者】李为玉【作者单位】中航雷达与电子设备研究院质量管理部,江苏无锡214063【正文语种】中文【中图分类】TN957.51-340 引言随着有源相控阵雷达的发展，TR组件测试技术和有源相控阵测试的应用前景越来越广泛。
L波段风廓线雷达TR组件设计
• 139•某型L 波段风廓线雷达采用有源相控阵体制，具有20个TR 组件，按发射功率分为3类：8个680W 组件、8个340W 组件和6个170W 组件，与集中式发射机体制相比较，减少了功率分配支路带来的损耗，增大了雷达的功率，而且有更快的扫描速度。
TR 组件的性能很大程度上决定了雷达的性能。
1 系统组件设计1.1 组件的具体指标如下工作频率：1280 MHz ±10MHz输出功率(峰值)：170W~215W （组件输出端，共6件）L波段风廓线雷达TR组件设计安徽四创电子股份有限公司 甘成才图1 TR组件原理框图图2 移相器的相位误差和全相态寄生调幅幅度• 140•340W~430W （组件输出端，共6件）680W~860W （组件输出端，共8件）接收支路增益： 28dB ±1dB 移相器： 6位，移相步进5.625°衰减器： 6位，步进0.5dB控制功能：具有切换行列输出的功能，响应时间≤0.1s 1.2 系统组成根据系统指标，组件的原理框图如图1所示。
本设备由发射支路、接收支路、移相单元、收发切换单元、天线阵列选择开关单元、电源二次处理单元、控制模块等主要几部分组成。
其中发射支路又由放大单元、配相单元、耦合检测单元等组成，接收支路由接收单元（LNA ）、选择开关、限幅器和数控衰减器组成。
（1）移相器采用MACOM 公司的1.2-1.4GHz 雷达专用移相器MAPS-011007，6位控制，360°移相，具体指标见图2：由图2中的参数可以看出移相器精度（RMS ）：≤3.0º，全相态寄生调幅幅度：≤1.5dB 。
（2）衰减器衰减器采用MACOM 公司的衰减器，6位控制，最小步进0.5dB ，全有效位衰减控制31.5dB ，移相器精度（RMS ，所有相态叠加）：≤0.5 dB ，寄生调相：≤20°，实测0.3dB ，16°。
TR组件的原理及其在雷达中的应用
TR 组件的原理及其在雷达中的应用摘要：TR组件应用在目前来说是一个热点话题，而TR组件在雷达中的应用早就已经不是什么新鲜事，本次结合以往经验以及目前TR组件的发展进行对其在多种雷达应用中的介绍。
本文关于多输入多输出雷达之中应用的TR组件进行了多方面的介绍，并且对于每种雷达应用数值分析与性能进行了实验基础上的分析。
关键词:时间反转；多输入多输出雷达；克拉美罗界；距离估计；到达方向估计一、引言时间反转技术也就是我们常说的TR技术，这项技术的实现是通过TR组件在其他系统当中应用从而实现的，一般来说，这项技术主要应用在五个方面，第一个方面是声学方面，第二个方面是地理方面，第三个方面是雷达理论方面，第四个方面是无线网络方面，第五个方面是雷达系统方面，当然关于这项技术的扩展应用也在越来越火热当中，未来将会出现更多对于此项技术的应用领域。
二、TR组件(一)TR组件的介绍TR组件是收发组件，T/R是Transmitter and Receiver的缩写。
T/R组件通常意义下是指一个无线收发系统中视频与天线之间的部分。
T/R组件一端接天线，一端接中频处理单元就构成无线收发系统。
其功能就是对信号进行放大、移相、衰减。
T/R组件一般包括收发两个支路，单元电路应包括:本振、上下变频、滤波器、低噪声放大器、功率放大器、双工电路等。
(二)基本原理要介绍TR组件技术原理，首先要知道的是有两点，第一点就是目标源头存不存在，换句话来说，就是有源还是无源，第二点就是TR组件应用时是通过模拟计算得出结果，还是通过物理传输，这两点会影响TR组件技术的基本应用，我们常说的主要就是有源目标情况之下，对于现实存在的物体进行物理传输使用的TR组件，如下图：这个图片显示的情况是探测脉冲的正向传播情况，这种情况当中是考虑到现实因素的，因此加入了许多杂波，而且非常丰富，这个介质而是一种强多径的介质，这与实际现实中的应用是非常相似的。
在这一正向探测阶段当中，传感阵列的每一个小部分都会收到传输回来的探测信号，这些探测信号与实际探测相比是时间延迟的，而且存在失真情况，往往是从多个路径传输回来的。
一种X波段的T／R组件的研制
一种X波段的T／R组件的研制摘要介绍了一种适用于X波段数字阵列模块（DAM）的T/R组件的设计和制作过程。
该组件内部包含了收发电路，使得其可以满足X波段DAM对高频收发前端的要求。
文中介绍了组件的原理方案，分析了组件的设计方法和制作过程，并最终给出了试验件的测试结果。
关键词X波段；T/R组件；MMIC引言收发全数字阵列雷达是一种新型相控阵雷达。
其主要特点是雷达的接收和发射波束通过数字的方式来形成。
由于其新颖的工作方式使得其具有雷达系统具有数字化、模块化、可扩充等优良特性，其同常规相控阵雷达相比，具有更大的波束灵活性和更好的抗干扰性等优良特性。
因此数字阵列雷达有着非常好的应用前景，在近几年来收到人们的广泛关注[1]。
数字阵列模块（Digital Array Module以下简称DAM）是新型数字阵列雷达中的基本单元，其实现技术是数字阵列雷达的核心技术之一[2]。
它的技术指标决定了数字阵列雷达的技战术指标的高低，同时也决定了数字阵列雷达的生存价值和使用价值。
T/R组件作为数字阵列模块的一项重要组成部分，不仅其性能指标对整个模块的关键的性能指标其着决定性作用，而且组件的体积、成本、可靠性对模块的工程实用性也起到极其重要的作用。
本文介绍了一种基于数字阵列模块架构下的TR/组件的设计和制作。
组件设计时不仅考虑了系统指标要求的高功率，低噪声及高增益等特点，同时还对组件进行了轻小型化和低成本设计，以提高其所在系统的工程实用性。
1 组件设计1.1 系统原理框图不同的相控阵雷达系统中的T/R组件的实际组成往往都是受到系统要求的差异，导致组件接口形式和具体电路的复杂程度都不尽相同，但通常内部主要都是要由发射通道、接收通道、共用通道及电源调制电路和驱动控制电路等组成。
本组件根据系统的需求和现有器件的指标，采用了如下图1所示的组成方式。
由上图可以看出：由于系统采用数字化的波束合成，同传统的模拟有源相控阵天线中的T/R組件相比其内部减少了数控移相器、数控衰减器和波控芯片，系统的构成相对较为简单。
tr组件链路计算
tr组件链路计算
TR组件（Transmit/Receive Module）是雷达系统中的重要组成部分，用于实现信号的发射和接收。
在雷达系统中，TR组件的性能直接影响到雷达的探测距离、分辨率和抗干扰能力等指标。
因此，TR组件链路计算是雷达系统设计和优化的关键环节。
TR组件链路计算需要考虑多个因素，包括发射功率、接收灵敏度、天线增益、传输损耗、噪声系数等。
其中，发射功率和接收灵敏度是TR组件的两个重要参数。
发射功率决定了雷达信号的传输距离和穿透能力，而接收灵敏度则决定了雷达系统能够接收到的最小信号强度。
在进行TR组件链路计算时，需要首先确定雷达系统的工作频率和带宽，以及TR组件的发射功率和接收灵敏度。
然后，根据天线增益和传输损耗等因素，计算出雷达信号的传输距离和接收信号强度。
最后，通过比较接收信号强度和噪声系数，可以确定雷达系统的信噪比和最小可检测信号强度。
在实际应用中，TR组件链路计算需要考虑多种因素的综合影响。
例如，天线增益和传输损耗会受到环境因素（如天气、地形等）的影响，而噪声系数则会受到TR组件内部电路和外部环境噪声的影响。
因此，在进行TR组件链路计算时，需要综合考虑各种因素，并进行合理的优化和设计。
总之，TR组件链路计算是雷达系统设计和优化的重要环节，需要考虑多个因素的综合影响。
通过合理的链路计算和优化设计，可以提高雷达系统的性能，实现更好的探测和识别效果。
使用ADS进行雷达TR组件设计
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TR组件中的主要元件
介质
T/R组件通常使用微带线进行互联，或者使用共面波导，带线等。介质材料会使用陶瓷，氧 化铝介质等。
内部监测 (BITE)
在相控阵完成了几个小时的测试之后，可以会有人问，“相控阵中有些问题，怎么能知道那 个模块的问题?” T/R组件中通常会有内部测试电路，用来监控电路的状态。很难对所有的模块进行监控，一 般而言功放可能最快出故障的部件，需要对它的状态进行监控。 在T/R组件的系统框图中可以看出，在双工器之后的耦合器就是用来进行内部监测的。
6位数字移相器 (MMIC芯片特性)
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使用MMIC数字衰减器的TR组件系统
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使用MMIC数字衰减器的TR组件系统 的仿真结果
64 = 4096个状态组合) • 在系统仿真中使用真实的测量数据将帮助设计人
员提高仿真精度，并可以了解MMIC芯片的频响 特性对系统的影响
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在ADS软件中使用DAC
使用DAC元件，通过扫描文件指针进行多个S参数文件的扫描
Att_Datafile.txt
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相控阵雷达TR 组件
相控阵雷达TR 组件Thank you * 隔离器基本原理隔离器是一种采用线性光耦隔离原理,将输入信号进行转换输出。
输入,输出和工作电源三者相互隔离,特别适合与需要电隔离的设备仪表配用。
隔离器又名信号隔离器,是工业控制系统中重要组成部分。
隔离器主要技术参数 1.隔离强度：也叫隔离能力、耐压强度或测试耐压，这是衡量信号隔离器的主要参数之一。
单位：伏特@1分钟。
它指的是输入与输出，输入与电源，输出与电源之间的耐压能力。
它的数值越大说明耐压能力越好，隔离能力越强，滤波性能越高。
一般的，这种耐压测试是通过一次性样品的耐压检验来确定的。
2.精度：这是衡量一个信号隔离变送器质量的标尺。
业内一般能做到量程±0.2[%]。
个别品牌如M-SYSTEM 、ACI 等能做到±0.1[%]。
3温度系数：表示隔离器等仪表在环境温度发生变化时，精度的变化情况。
大多情况下用百分数表示（也有用单位250ppm/K表示的），如：M-SYSTEM温度系数±0.015[%]/℃（相当于150ppm/K）。
4.响应时间：表征信号隔离器的反应速度。
5.绝缘电阻：内部电源与外壳之间隔离直流作用的数值化表征。
6.负载电阻：反映了信号隔离器的带载能力。
开关电路一般称为天线收发模块应用在收发器，其功能是在发送状态将天线和发射器进行连接，而在接受状态时，将天线与接收器进行连接。
PIN二极管作为一个基本单元在这些开关中的使用时，他们就会比电子-机械开关提供更高的可靠性，更好的机械强度和更快的开关速度。
PIN二极管开关电路技术指标插入损耗和隔离度：PIN管实际存在一定数值的电抗和损耗电阻，因此开关在导通时衰减不为零，成为正向插入损耗，开关在断开时其衰减也非无穷大，成为隔离度。
二者时衡量开关的主要指标，一般希望插入损耗小，而隔离度大。
开关时间：由于电荷的存储效应，PIN管从截止转变为导通状态，以及从导通状态转变为截止状态都需要一个过程，这个过程所需要的时间成为开关时间。
TR组件电气设计仿真系统设计方案(1)
集成框架体系系统TR组件电气设计仿真系统设计方案北京索为高科系统技术有限公司文档签署记录文档修改记录目录1 TR组件电气设计仿真系统设计（张旸） (1)1.1 TR形式选择 (1)1.1.1 模板功能 (1)1.1.2 模板输入 (1)1.1.3 模板输出 (1)1.1.4 模板界面 (1)1.1.5 使用方法 (2)1.2 TR结构与参数确定 (3)1.2.1 模板功能 (3)1.2.2 模板输入 (3)1.2.3 模板输出 (3)1.2.4 模板界面 (3)1.2.5 使用方法 (8)1.3 TR电路参数计算 (9)1.3.1 模板功能 (9)1.3.2 模板输入 (9)1.3.3 模板输出 (9)1.3.4 模板界面 (9)1.3.5 使用方法 (22)1.4 电路联合仿真 (23)1.4.1 模板功能 (23)1.4.2 模板输入 (23)1.4.3 模板输出 (23)1.4.4 模板界面 (23)1.4.5 使用方法 (25)1.5 腔场分析 (26)1.5.1 模板功能 (26)1.5.2 模板输入 (26)1.5.3 模板输出 (26)1.5.4 模板界面 (26)1.5.5 使用方法 (27)1.6 附录 (27)1.6.1 流程图 (27)1.6.2 器件库 (29)1.6.3 四种TR组件电路设计输入（可扩展） (47)1.6.4 TR组件指标计算 (51)1 TR组件电气设计仿真系统设计（张旸）1.1 TR形式选择1.1.1 模板功能本模板是根据任务书要求选择TR基本形式，最初设置4种经典TR基本形式，输出所选择的TR基本形式。
1.1.2 模板输入1.1.3 模板输出1.1.4 模板界面本模板的界面包括TR形式选择界面及TR基本形式编辑界面。
TR形式选择界面如图1-1所示：图1-1 TR形式选择界面左键单击“编辑”，弹出如下图界面：图1-2 TR基本形式编辑界面右键单击图1-2中某一行，弹出如上图选项框，可对当前行进行删除操作。
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答案: 125 uF 13
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TR组件中的主要元件
波束成形数字电路
相控阵中的移相器必须设定相应的移相值以控制波束指向。这些复杂的工作都是通过 计算机完成的，一般称为波束成形计算机。
外壳
一般会使用密闭壳体安置T/R组件以确保组件能长时间正常工作。 一般会使用和内部板 材(如GaAs, 硅, 各种介质等)热扩散系数匹配的材料。 外壳是T/R 组件中质量最大的部分。对于地面应用不会有什么问题，而对于飞机或航天 应用，有时会有问题。
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TR组件中的主要元件
高功率放大器(HPA)
高功率放大器是TR组件中最大的和最昂贵的部分，同时也是无用热量的主要来源。 功放经常采用两路方式，使用正交或同相Wilkinson耦合器进行合成。正交合成的好处在于 看进去的合成的阻抗匹配性能非常好。
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TR组件中的主要元件
限幅器/接收机保护开关 (RPS)
限幅器是用来防止低噪放在信号发射时或其它杂波进入时的损伤 限幅器/接收机保护开关的第二个作用是在信号发射时为双工器提供负载，以吸收由天线反 射回的信号功率。在进行大角度扫描时，会有很大的反射功率。
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TR组件中的主要元件
衰减器
衰减器用来帮助改善相控阵主瓣宽度，降低旁瓣大小。一般在接收模式下使 用这种方式，而在发射模式下，往往希望辐射更多的能量。衰减器的第二个 作用是调整各个单元的幅度一致性。 在现代TR组件系统中通常会使用数字衰减器
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内容安排
• 收发组件(TR Module)概况及主要元件 • TR组件系统级仿真 • TR组件中的微波单片电路( MMIC) • TR组件的射频脉冲仿真 • 贴片天线阵 • TR组件及贴片天线阵混合仿真
通过扫描 AState 变量，在ADS仿真中可以读取 不同的数据文件进行系统性能的验证
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6位数字衰减器 (MMIC芯片特性)
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内容安排
• 收发组件(TR Module)概况及主要元件 • TR组件系统级仿真 • TR组件中的微波单片电路( MMIC) • TR组件的射频脉冲仿真 • 贴片天线阵 • TR组件及贴片天线阵混合仿真
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TR组件中的主要元件
双工器
双工器可以使发射单元和接收单元共用天线单元。可以是铁氧体环行器，也可以使用单刀多 至开关。使用环行器时，因为不是固态器件，所以不必要安装在屏蔽盒里。所以有的时候可 以看到TR组件中露在外面的环行器。 另外一个问题是双工器在扫描极端的角度时，会遇到天线驻波比急剧恶化的情形。这种失配 传递到功放后，由于负载牵引效应，会引起功放功率的下降，这种效果甚至比直接的负载失 配更严重。如果在发射时，LNA呈现的是匹配的负载，问题倒是不大。
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使用MMIC芯片替换理想的数字移相器 和数字衰减器
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设计挑战
• 如何使用MMIC芯片数据进行系统仿真分析？ • 6位MMIC单元器件会有64个状态的S参数文件 • 手动更改文件进行仿真工作量太大(总共有64 X
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TR组件中的主要元件
低噪声放大器 (LNA)
LNA 决定了系统的噪声系数，同时在天线和LNA之间的各种损耗对噪声系数有影响，要控制 到最小。 如图所示，使用了两个串联的LNA。 为了最大可能地提高TR组件的灵敏度，会尽力地将LNA及功放靠近天线以减少传输线的损 耗 有时LNA需要设计成在偏置关断时能提供好的阻抗匹配
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在ADS软件中使用DAC
使用DAC元件，通过扫描文件指针进行多个S参数文件的扫描
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TR 组件 – 系统级分析
Driver and Power Amp
Duplexe r
Tx Power Monitoring
Digital Phase Digital
TR
Shifter
Attenuator Switch
LNA Stage 1 and 2
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使用MMIC数字衰减器和移相器的TR组件系统
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使用MMIC数字衰减器和移相器的TR组件系统的仿真结果
T/R组件的尺寸及工作频率
T/R 组件被安放在相控阵中的单元之中，单元尺寸是工作频率的函数 从经验上来讲，组件是以半波长间距进行摆放，如10 GHz 的半波长是1.5 cm, 或600 mils.
Source: /encyclopedia/transmitreceivemodules.cfm
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内容安排
• 收发组件(TR Module)概况及主要元件 • TR组件系统级仿真 • TR组件中的微波单片电路( MMIC) • TR组件的射频脉冲仿真 • 贴片天线阵 • TR组件及贴片天线阵混合仿真
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使用ADS软件进行收发组件系统仿真
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目标
• 本专题的主要目标….. • 了解ADS做为射频微波系统完整的设计平台所具 有的功能 • 从有源相控阵雷达系统TR组件的系统级设计实例 出发，演示ADS软件集成的设计仿真环境
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TR组件中的主要元件
电荷存储电容
因为T/R单元必须尽快地进行开关，而电源往往相距的比较远(电长度)，电荷存储电容可以在 脉冲期间保持放大器的偏置电压：
一般来说，功放在脉冲期间可以接受的电压跌落可以到5%, 功率也大概下降5% 问题: 对于10W的功放，供电电压为8V，电流峰值5A，工作在10us的脉冲状态下，电荷存储电
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典型的收发组件系统框图
Tx入
数字 移相器
Rx 出
数字 衰减器
收发开关
激励 + PA
Tx Out
Rx In
双工器
耦合器
低噪放级 1、2
限幅器或 接收机保护开关
• 对数字衰减器模型进行扫描 从 0 – 31.5 dB 0.5 dB间隔 (64个状态) • 正如所希望的，系统输出功率随衰减值随线性减少
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TR组件 – 理想移相器特性扫描
• 对数字移相器模型进行扫描 从0 – 90度 5.625度间隔 (16 个状态) • 实际系统中一般使用6位移相器，相移范围从 0 - 354.375 度
Rx Protection Switch
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TR 组件 – 系统仿真结果
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TR 组件 – 理想数字衰减器特性扫描
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