基于CPLD的Ka波段铁氧体移相器驱动电路设计

摘要

移相器是能够对电磁波的相位进行调整的一种器件，它在制导、导航、遥测、电子对抗、雷达、微波设备与测量系统、医疗器械等军事和民用工程系统领域都有所应用。其中铁氧体移相器在S波段以上的应用中，由于在许多方面如承受功率容量、插入损耗以及可靠性方面占有极大优势，而且具有寿命长的优点，在无源阵中占据主导地位。通过通量控制实现的Ka波段四位数字铁氧体移相器，具有体积小、控制易实现、插损低以及差相移精度高的特点。
　　本文基于CPLD为核心，设计了一种能产生四位数字相移的通量控制型Ka波段锁式铁氧体移相器驱动电路。文中分析了采用该设计的原因，并分模块进行了电路设计。首先对电路中激励器模块进行了设计和实物测试分析，其输出波形证明其对Ka波段移相器进行激励的转换时间≤5μs，性能符合设计预期及预定指标；然后对脉冲调制模块进行了设计和实物测试分析，证明其能够根据8位编码产生60ns~2μs的98种长度不同的置位脉冲，输出波形符合设计预期；最后研制了驱动电路实物，对本课题组自行研制的六只移相器进行了实测，测得能够产生的最大差相移为284.4°，针对每只移相器编写了译码模块，使其能部分地实现四位数字相移，并计算了相移的均方根误差；最后对实测数据及图表进行分析，说明了无法达到最大差相移以及各移相器部分标称差相移与实际差相移误差较大的原因，提出了电路有待改进的方面。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 铁氧体移相器及驱动设计的研究动态

1.3 铁氧体移相器及驱动电路的发展趋势

1.4 本文主要工作

第二章 铁氧体移相器工作及驱动原理

2.1 移相器中铁氧体的张量磁导率

2.2铁氧体中的平面波传播

2.3铁氧体移相器的双板模型

2.4 铁氧体的磁化特性与移相器驱动原理

2.5 铁氧体移相器的关键参数

第三章 移相器驱动电路的设计

3.1 锁式铁氧体移相器的驱动方式

3.2 移相器驱动系统模块功能描述

3.3 激励器设计和实现

3.4 激励器实物的调试

3.5 脉冲宽度调制模块的设计

3.6 驱动电路实物的驱动电流波形及相关参数

第四章移相器驱动电路实物实测结果

4.1 移相器相关参数及测试方法简介

4.2 移相器实测数据及译码模块的编写

4.3 结果分析

第五章 结 论

致谢

参考文献

附录

攻硕期间取得的成果