雷達饋線系統技術

第1章 概論 001
1.1 饋線的基本特性 002
1.1.1 作用 002
1.1.2 功能 002
1.2 技術特點 003
1.2.1 頻率特性 003
1.2.2 性能指標要求 004
1.2.3 關鍵特性分析 004
1.3 設計基礎 006
1.3.1 傳輸線基本理論 006
1.3.2 微波等效網絡概念 008
1.3.3 微波CAD的應用 009
1.4 饋電方式 010
1.4.1 強迫饋電 010
1.4.2 空間饋電 011
1.4.3 不同平臺的雷達饋線 011
1.5 饋線發展趨勢 014
1.5.1 頻帶更寬、頻率更高 014
1.5.2 一體化設計製造 015
1.5.3 高集成度有源陣面中的饋線 016
1.5.4 新型元器件對饋線水平的推動 017
本章參考文獻 018
第2章 傳輸線 019
2.1 概述 020
2.2 同軸線及同軸電纜 020
2.2.1 同軸線中TEM模的特性參數 021
2.2.2 同軸線中的高次模 021
2.2.3 同軸線尺寸的選擇 022
2.2.4 同軸電纜 024
2.2.5 射頻同軸連接器 025
2.3 帶狀線 026
2.4 微帶線 027
2.5 耦合帶狀線和耦合微帶線 029
2.6 矩形波導 032
2.6.1 矩形波導中的電磁場和模式分佈 032
2.6.2 矩形波導的特性參數 034
2.6.3 矩形波導結構、材料和尺寸的選擇 035
2.7 圓波導 037
2.7.1 圓波導中的電磁場和模式分佈 037
2.7.2 圓波導的特性參數 038
2.7.3 圓波導尺寸的選擇 040
2.7.4 圓波導中三個常用模式 040
2.8 槽線 041
2.9 共面波導 042
2.10 脊形波導 043
本章參考文獻 044
第3章 微波網絡基礎 046
3.1 概述 047
3.2 常用網絡矩陣 048
3.2.1 定義、相互關系 048
3.2.2 幾種基本電路單元的網絡矩陣 050
3.3 微波網絡的一些特性 051
3.3.1 微波無耗網絡 051
3.3.2 微波無耗可逆網絡 052
3.4 微波網絡的互連組合 055
3.4.1 矩陣計算式 055
3.4.2 單參量計算式 056
3.5 n埠網絡的工作特性參量 057
3.5.1 二埠網絡的工作特性參量 058
3.5.2 n埠網絡的工作特性參量 059
3.6 長饋線系統總反射系數的計算 062
3.6.1 單通道饋電網絡總反射系數的計算 062
3.6.2 多通道饋電網絡總反射系數的計算 065
3.7 n埠S參數測量中外接失配誤差的修正方法 067
3.7.1 視在S參數修正方法 068
3.7.2 ?-R參數R修正方法 069
3.7.3 數值驗證 069
本章參考文獻 070
第4章 雷達常用微波無源器件 071
4.1 概述 072
4.2 定向耦合器 072
4.2.1 平面電路定向耦合器 073
4.2.2 圓內導體定向耦合器 080
4.2.3 波導定向耦合器 080
4.3 電橋 086
4.3.1 環形電橋 086
4.3.2 分支線電橋 088
4.3.3 波導電橋 090
4.4 單T、雙T 092
4.4.1 同軸單T、雙T 092
4.4.2 波導單T、雙T 095
4.5 功分器與功分網絡 098
4.5.1 威爾金森功分器 098
4.5.2 漸變線功分器 100
4.5.3 徑向功分器 102
4.5.4 常規功分網絡 104
4.6 衰減器 105
4.6.1 吸收式衰減器 106
4.6.2 截止式衰減器 107
4.7 微波幅度均衡器 107
4.7.1 集總式幅度均衡器 108
4.7.2 分佈式幅度均衡器 109
4.7.3 寬帶微波幅度均衡器 114
4.8 密封窗 114
本章參考文獻 117
第5章 電控微波元器件與T/R組件 120
5.1 PIN開關 121
5.1.1 開關基本單元與設計方法 121
5.1.2 PIN管芯的安裝與影響 124
5.2 電控移相器 125
5.2.1 開關線式數字移相器 126
5.2.2 反射式數字移相器 127
5.2.3 加載線式移相器 128
5.2.4 高低通網絡式數控移相器 130
5.3 電控衰減器 132
5.3.1 雙管匹配衰減器 133
5.3.2 三級混合型衰減器 133
5.3.3 吸收型陣列式衰減器 135
5.3.4 場效應管電調衰減器 136
5.4 限幅器 137
5.4.1 設計方法 137
5.4.2 典型器件 139
5.5 變極化開關電路 140
5.6 實時延遲線 141
5.6.1 延遲線的作用及其與移相器的區別 141
5.6.2 微波延遲線的實現方法 141
5.7 T/R組件 144
5.7.1 T/R組件的應用 145
5.7.2 T/R組件組成與設計 146
5.7.3 T/R組件的工藝與製造 147
5.7.4 典型設計案例 148
5.7.5 T/R組件的發展與新技術 150
本章參考文獻 156

第6章 雷達系統新型微波特種元器件 158
6.1 射頻MEMS技術及其器件 159
6.1.1 概述 159
6.1.2 不可控RF MEMS 160
6.1.3 可控RF MEMS 162
6.1.4 RF MEMS組件 166
6.1.5 RF MEMS的應用 169
6.2 頻譜和諧波濾波器 172
6.2.1 頻譜和諧波濾波器簡介 172
6.2.2 頻譜濾波器 172
6.2.3 諧波反射濾波器 175
6.2.4 諧波吸收濾波器 180
6.3 復合左右手（CRLH）傳輸線及其器件 186
6.3.1 CRLH傳輸線的實現 186
6.3.2 CRLH傳輸線的器件及應用 187
6.3.3 未來展望及有待改進之處 196
本章參考文獻 197
第7章 雷達系統中的微波旋轉關節 200
7.1 微波旋轉關節的分類與要求 201
7.2 微波旋轉關節傳輸線變換部分的設計 205
7.2.1 同軸線TEM模到矩形波導TE10模變換的設計 205
7.2.2 同軸線TE01模到矩形波導TE10模變換的設計 206
7.2.3 圓波導TE01模到矩形波導TE10模變換的設計 207
7.2.4 同軸線TEM模到TEM模傳輸線變換的設計 207
7.2.5 其他傳輸線變換的設計 208
7.3 微波旋轉關節微波信號耦合傳輸線部分的設計 209
7.3.1 微波旋轉關節微波信號電容耦合傳輸線部分的設計 209
7.3.2 微波旋轉關節微波信號扼流槽耦合傳輸線部分的設計 210
7.4 單通道微波旋轉關節 214
7.4.1 單通道同軸型微波旋轉關節 214
7.4.2 單通道波導型微波旋轉關節 220
7.5 雙通道微波旋轉關節 227
7.5.1 雙通道同軸型微波旋轉關節 227
7.5.2 雙通道波導型微波旋轉關節 228
7.6 多通道微波旋轉關節 230
本章參考文獻 233
第8章 天饋系統中的微波鐵氧體器件 235
8.1 微波鐵氧體材料和鐵氧體器件基礎 236
8.2 環形器/隔離器 238
8.2.1 結環形器 239
8.2.2 波導差相移環形器 255
8.3 移相器 257
8.3.1 矩形波導非互易移相器 259
8.3.2 Reggia-Spencer移相器 265
8.3.3 互易圓極化移相器 267
8.3.4 雙模移相器 273
8.3.5 旋轉場移相器 280
8.4 其他鐵氧體器件 286
8.4.1 鐵氧體開關 286
8.4.2 鐵氧體調制器 289
8.4.3 鐵氧體變極化器 292
本章參考文獻 297
第9章 面天線雷達中的微波饋線 300
9.1 波導裂縫電橋 301
9.1.1 定義、參數 301
9.1.2 計算公式 302
9.1.3 主要參數的計算方法 304
9.2 正交模耦合器 306
9.2.1 正交模耦合器的作用和種類 306
9.2.2 正交模耦合器的工程計算 306
9.3 波導移相器 309
9.3.1 介質片移相器 310
9.3.2 螺釘移相器 314
9.4 變極化電路 316
9.4.1 可變極化電路 316
9.4.2 固定極化電路 317
9.4.3 方波導移相器 317
9.5 雙T介紹 318
9.5.1 E面單T 318
9.5.2 H面單T 319
9.5.3 雙T 320
9.6 微波和差網絡 321
9.6.1 微波和差網絡性能對測角波束的影響 322
9.6.2 典型和差器 323
9.6.3 四揚聲器形式的微波和差網絡 324
9.6.4 五揚聲器方式中的饋線網絡 325
9.7 高功率設計技術 326
9.7.1 高功率設計技術的由來 326
9.7.2 矩形波導傳輸線的功率容量 326
本章參考文獻 329
第10章 陣列天線雷達的微波饋線網絡 331
10.1 單波束天線微波饋線網絡 332
10.1.1 並饋網絡 332
10.1.2 串饋網絡 333
10.1.3 串並饋混合網絡 335
10.2 多波束天線微波饋線網絡 335
10.2.1 分配合成式多波束網絡 336
10.2.2 Blass矩陣 336
10.2.3 Butler矩陣[1,2] 337
10.3 單脈沖天線微波饋線網絡 340
10.3.1 饋電方式 340
10.3.2 兼顧比相、比幅單脈沖的饋線 343
10.3.3 有源相控陣中的饋線技術 345
10.4 陣列天線單脈沖饋電網絡在和分佈約束下的優化設計 346
10.4.1 問題的提出 346
10.4.2 部分獨立台階概念與優化模型 347
10.4.3 應用實例 350
10.5 相控陣雷達饋電網絡的微波CAD及補償技術 351
10.5.1 問題的提出 352
10.5.2 技術方法過程 352
10.5.3 效果驗證 354
10.6 陣列天線的天、饋一體化研究與應用 354
10.6.1 問題的提出 355
10.6.2 理論分析 355
10.6.3 應用實例 357
10.7 多組單脈沖天線波束及其接收通道間幅相關系的交叉自測法 358
10.7.1 問題的提出 358
10.7.2 常規方法的數學原理 359
10.7.3 交叉自測法的數學原理 360
10.7.4 常規方法、交叉自測法與近場法的對比 361
本章參考文獻 362
第11章 有源陣面微波系統監測的設計 364
11.1 概述 365
11.1.1 設計考慮 366
11.1.2 有源陣面微波監測的幾種常規方案 367
11.2 典型有源相控陣天線系統的監測方案 375
11.2.1 典型有源相控陣天線系統模型 375
11.2.2 天線系統性能分析 378
11.2.3 天線陣面監測系統 381
11.3 監測系統誤差 384
11.3.1 測量設備誤差 385
11.3.2 相控陣天線和測量探頭的相互位置引起的誤差 386
11.3.3 相控陣天線接收通道信號泄漏引起的誤差 389
11.3.4 換相測量法 390
11.4 監測和校準方法 391
11.5 實施結果 392
本章參考文獻 395
第12章 毫米波雷達的微波饋線系統 398
12.1 概述 399
12.2 毫米波饋線技術 400
12.2.1 毫米波饋線系統的特點 404
12.2.2 毫米波饋線系統的應用實例 408
12.2.3 毫米波饋線系統設計原則 419
12.3 毫米波通用無源器件 419
12.3.1 毫米波微帶、帶狀線器件應用實例 419
12.3.2 毫米波基片集成波導器件應用實例 423
12.3.3 毫米波微同軸器件應用實例 429
12.3.4 毫米波波導器件應用實例 436
本章參考文獻 440
第13章 饋線系統中的綜合母板 444
13.1 概述 445
13.2 綜合母板的發展 445
13.2.1 機械壓合式綜合母板的設計及應用 447
13.2.2 熱壓式綜合母板的設計及應用 450
13.2.3 集成芯片式綜合母板的設計及應用 452
13.2.4 綜合母板的發展趨勢 454
13.3 綜合母板的設計原則 456
13.3.1 綜合母板中微波網絡的設計原則 457
13.3.2 綜合母板中波控網絡的設計原則 459
13.3.3 綜合母板中電源網絡的設計原則 463
13.3.4 綜合母板中數模混合電路的設計原則 464
13.4 綜合母板的信號完整性分析 465
13.4.1 波控信號完整性分析 465
13.4.2 電源完整性分析 468
13.5 綜合母板的電磁兼容設計 478
13.5.1 電磁兼容常用術語 478
13.5.2 綜合母板電磁兼容設計原則 478
13.5.3 綜合母板電磁兼容模擬案例 479
本章參考文獻 481
第14章 饋線系統中的延遲線組件設計 483
14.1 概述 484
14.2 延遲線組件的特性 484
14.2.1 應用需求 484
14.2.2 延遲線原理 485
14.2.3 延遲線組件的應用 487
14.3 延遲線組件的設計 488
14.3.1 延時基本單元的設計 488
14.3.2 延時段的實現 490
14.3.3 典型設計案例 493
14.4 延遲線組件的發展 495
14.4.1 發現趨勢 495
14.4.2 延遲線組件小型化研究 495
14.4.3 微同軸延時的應用發展 497
14.5 其他類型延遲線 501
本章參考文獻 502