1。2  实时延时的实现途径

采用实时延时线TTD (True Time Delay)代替相控阵的移相器部分，是实现宽带雷达的根本途径。模拟域、数字域和模拟-数字混合域都提出了许多实现方法。

传统的实时延时通过模拟方法实现，比较典型的是滑动U型移相器、介质滑动移相器等。其基本原理是通过连续改变传输线的长度或等效介电常数，来连续改变相位。也有用波导或同轴电缆构成的正交模耦合器和改变反射率的变容二极管结合，通过控制模拟电压产生0°到360°连续可调的相移，进而改变时延。这些方法通常存在体积大、功耗大、成本高和受温度等环境影响大的缺点。

另一种思路是将高频光载波运用到宽波束形成中，代表的有光纤实时延时线技术、光开关[7]等。光纤实时延时的原理为：将射频信号调制到光载波上，用光实时延迟线在光波波段实现所需延时，之后再将射频信号解调出来，馈送到天线单元。基于光开关和延时光纤实现实时延时的方法是：将不同长度的光纤作为延时单元，光开关选择不同的光纤路径得到若干离散的时延值，从而得到不同的延时。运用光学方法的特点是尺寸小、重量轻、损耗小；但结构复杂，受限于开关插损，串扰和延时线之间转换速度，且延时有步长，效果有待进一步提高。

同时，数字领域也研究出许多实现可变时延的方法。1。1。2节介绍的数字时延芯片依赖较高的采样率，频域线性相位加权法依赖大的运算量，且传统的数字方法难以提供连续可变的延时。而分数延时滤波器在时延精度上优于数字时延芯片，在同等精度下运算量小于频域线性相位加权法，因此是工程应用上值得研究的方向。本文第2章将对分数时延滤波器做更详细的介绍。文献综述

1。3  本文章节安排

本文针对相控阵雷达存在的问题，提出以可变分数时延滤波器实现实时时延的时控阵方案。选择结构简单、便于调节的Farrow结构滤波器进行详细研究：分析了三种实现Farrow滤波器的算法和其对滤波器性能的影响，通过多组参数仿真给出工程应用上的一些建议。最后以宽带数字雷达中的宽带波束形成中需要的可变分数时延的应用为例，使用设计的Farrow结构实现所需滤波器。

论文结构安排和主要内容如下：

第1章绪论，简要叙述了相控阵雷达的原理及存在的问题，以及数字化雷达的发展动态。介绍了分数时延的几种方法，并分析了可变分数滤波器运用于雷达的优点。

第2章分数时延滤波器概述，介绍了对于分数时延滤波器比较重要的两个概念：群时延和相位延迟，和理想的分数时延滤波器的特性。

第3章Farrow结构滤波器设计，首先介绍了Farrow结构实现可变分数时延的原理。接着分析了三种设计方法，包括拉格朗日插值法、最小二乘法和等波纹法，并对这些方法对滤波器的性能影响做出总结。尝试了多组参数设计滤波器，得出某些适用于工程应用的规律。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

第4章Farrow滤波器硬件实现的考虑，首先介绍了分数时延在雷达数字波束形成中的应用。然后分析了硬件实现时量化带来的有效字长效应，和节省资源对滤波器结构的改进。最后给出了一个实例。

2  分数时延滤波器概述

2。1  相位延迟与群时延

本文均是在线性时不变系统下讨论。假设某线性时不变系统的频率响应为，则的幅频特性为，相频特性为。