LFMCW雷达接收前端的设计与研究

发布时间：2017-07-28 20:24

  本文关键词：LFMCW雷达接收前端的设计与研究

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【摘要】：随着国内外航舶行业逐渐发展壮大,对船舶的防撞导航要求也越来越高,本文结合国内外船用导航雷达,提出了LFMCW船载导航雷达的系统方案。LFMCW雷达的线性调频信号能够实现很高的频率分辨力,有效增加信号带宽,并且没有距离盲区等优势,因而得到了广泛的应用。本文完成了LFMCW雷达接收前端的实现方案和设计,在该系统设计方案中分成了频率源模块、微带滤波器模块、低噪放模块、混频器模块和平衡放大器模块。设计中首先根据总体指标要求将各个单独模块的指标拟定出来,其次根据拟定出来的各个模块的指标选择所需芯片和所用板材,接着用ADS软件依据每个模块的噪声系数、线性特性、增益等参数做了链路预算仿真,也对接收机系统做了频域响应特性仿真。在对低噪放模块、平衡放大器模块进行了匹配电路、稳定性以及静态工作点的仿真时,仿真结果表明均能达到所需指标要求。对微带滤波器模块,首先用ADS仿真出两种不同样式的带通滤波器,然后导入HFSS再次进行仿真。对低噪放模块和平衡放大器模块的电路设计中还需要注意合理选择和放置芯片电源引脚处的滤波电容和扼流电感,芯片临近处的电容要采用高Q隔直电容。在实际调试电路的过程中灵活地调试其匹配电路使其实际电路的调试结果与仿真结果相近。混频器模块采用地是正交混频器,其中的3dB电桥和功分器均根据要求仿真设计而得。实验测试结果表明各模块的指标均能基本满足要求。其次,本文对LFMCW雷达发射信号泄漏问题进行了详细的描述,并举出了几种泄露对消的方法,详细说明了泄漏对消的基本原理,并提出了一种对消技术方案,分析了对消方案的可行性,接着描述了对消方案中运用到的几种耦合器以及本文采用的双天线的设计和仿真结果图。上述设计的仿真结果均可以达到预先设计的指标要求,单独做的各模块实物在刚开始用仪器测试所得的结果与预先设计的指标要求相差比较大,经过检查焊接时是否不小心损坏了芯片,或着通过手动调试偏置电路处的电阻和输入输出端的匹配电路,最终使得其均能基本满足设计要求。
【关键词】：LFMCW雷达系统方案 低噪声放大器 混频器 泄露对消
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665.22
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及意义10
• 1.2 LFMCW雷达的发展动态10-11
• 1.3 LFMCW雷达的工作原理11-17
• 第二章 接收前端基本理论与主要技术参数17-23
• 2.1 接收前端的主要技术参数17-18
• 2.1.1 噪声系数和灵敏度17
• 2.1.2 接收机动态范围和增益17-18
• 2.2 常见的接收机方案18-22
• 2.2.1 超外差接收机射频前端结构18-19
• 2.2.2 零中频射频前端结构19-20
• 2.2.3 镜像抑制射频前端结构20-21
• 2.2.4 数字中频接收机射频前端21-22
• 2.2.5 低中频接收机结构22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 LFMCW雷达对消技术研究23-42
• 3.1 LFMCW雷达发射信号泄漏问题23-25
• 3.2 泄漏信号的克服方法25-28
• 3.3 泄露对消基本原理28-30
• 3.4 对消技术方案30-36
• 3.5 耦合器的种类及选取36-37
• 3.6 双天线37-41
• 3.7 本章小结41-42
• 第四章 LFMCW雷达接收前端设计42-71
• 4.1 LFMCW雷达射频前端的设计方案42-43
• 4.2 主要技术指标及器件选择43-44
• 4.3 LFMCW频率源设计44-50
• 4.3.1 调频连续波雷达扫频源的几种方案44-46
• 4.3.2 频率综合器方案的选择46-49
• 4.3.3 频率合成器实现49-50
• 4.4 微带带通滤波器50-54
• 4.5 低噪声放大器54-59
• 4.5.1 低噪声放大器简介及主要技术参数54
• 4.5.2 低噪声放大器设计方案及器件选型54-55
• 4.5.3 低噪声放大器的ADS仿真55-57
• 4.5.4 低噪声放大器的制版57-59
• 4.6 混频器的设计59-66
• 4.6.1 混频器原理59-60
• 4.6.2 混频器设计的整体方案60-62
• 4.6.3 混频器的选型62
• 4.6.4 微带型 3DB电桥的设计62-64
• 4.6.5 同相功分器64-66
• 4.7 平衡放大器66-69
• 4.7.1 平衡放大器器件的选型66-67
• 4.7.2 平衡放大器的原理图仿真67-68
• 4.7.3 平衡功率放大器的PCB制版68-69
• 4.8 本章小结69-71
• 第五章 LFMCW雷达射频前端测试结果和分析71-87
• 5.1 LFMCW频率综合器测试结果及分析71-74
• 5.2 低噪声放大器的调试和测试74-78
• 5.3 混频器的原理图、PCB以及实物图78-79
• 5.4 平衡功率放大器的调试与结果分析79-83
• 5.5 LFMCW雷达射频前端系统仿真及实物图83-86
• 5.6 本章小结86-87
• 第六章 总结和展望87-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-93
• 硕士期间取得的研究成果93-94

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本文编号：585876