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
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-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。
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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
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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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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