K波段线性连续调频雷达前端关键技术研究

发布时间：2017-05-24 20:00

  本文关键词：K波段线性连续调频雷达前端关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,以雷达技术为代表的传统军事技术正不断地加大在民用领域的应用,而频谱的异常拥挤也使得频率利用逐渐开始从低端向高端转移,各个领域的巨大需求极大地促进了微波、毫米波技术的发展。线性连续调频雷达采用线性调频的微波信号,通过计算雷达回波与本振信号的频差来计算目标距离,与其他体制雷达相比具有测量盲区较小、精度高且发射功率小等一系列优点,日益成为民用雷达的首选方案,已被广泛应用在防撞预警、测距测速、无人机导航等领域。作为线性调频雷达中的核心器件,FMCW源的性能直接决定了整个雷达系统的性能。传统的高性能线性调频源一般成本较高且体积、重量大,不适合应用于对体积、成本要求比较高的民用领域。因此研究具备成本优势的低相噪、高线性度、低杂散、高速变频的FMCW源具有较高的民用及科研价值,一直是各大研究机构的研究热点。本文内容主要分为两个部分,第一部分是在分析各种频率合成方案的基础上使用PLL环外插混频的方案设计了一款工作在Ku波段宽带可调的低相噪频率源作为K波段线性调频雷达的发射与接收本振源。在该方案中,首先使用DDS的输出扫频信号作为参考信号直接激励第一级锁相环产生带宽为100MHz,步进频率5KHz的线性调频信号,再与第二级锁相环输出的点频本振信号混频输出Ku波段的线性调频信号。测试结果表明,在整个工作频段内,输出信号相位噪声优于-85dBc/Hz@10KHz,输出功率大于-5dBm,杂散抑制度大于35dBc,功率平坦度小于1dB,达到了设计指标要求。本文第二部分内容是采用基于GaAs pHEMT工艺的MMIC技术设计了一款工作在K波段的镜像抑制谐波混频器。该部分内容首先简单介绍了MMIC器件模型及MMIC电路设计流程,然后描述了镜像抑制谐波混频器的工作原理和基本结构,最后给出了镜像抑制混频器的具体电路设计、版图仿真结果。该混频器使用本振信号的二次谐波分量与射频信号进行混频输出中频信号。EM仿真结果表明,在设计频段25GHz~31GHz内,该混频器变频损耗约为11dB,端口隔离度大于30dB,镜频抑制度大于25dB;输入1dB压缩点大于4dBm。
【关键词】：频率源 线性调频 锁相环 镜像抑制谐波混频器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究动态11-13
• 1.3 本文的主要贡献与创新13
• 1.4 本论文的结构安排13-14
• 第二章 频率综合技术14-26
• 2.1 DDS技术15-20
• 2.1.1 DDS技术原理16
• 2.1.2 DDS技术的特点16-18
• 2.1.3 DDS技术的主要缺陷及应用中需要解决的问题18-20
• 2.2 锁相环技术20-24
• 2.2.1 锁相环的基本构成及原理20-21
• 2.2.2 脉冲取样锁相技术21-23
• 2.2.3 环路滤波器23-24
• 2.3 线性连续调频源方案24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 Ku波段线性调频频率源设计26-41
• 3.1 频率源方案设计26-27
• 3.2 器件选择27-31
• 3.3 可行性分析31-32
• 3.4 原理图及版图设计32-40
• 3.4.1 无源电路设计32-35
• 3.4.2 程序控制过程35-38
• 3.4.3 频率源原理图及加工实物图38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 频率源调试与测试结果分析41-52
• 4.1 DDS调试及测试结果与分析41-44
• 4.1.1 DDS输出杂散测试结果41-43
• 4.1.2 DDS输出信号相位噪声测试结果43-44
• 4.2 PLL的调试及测试结果分析44-49
• 4.2.1 第一级锁相环的杂散测试结果44-45
• 4.2.2 第一级锁相环相位噪声测试结果45-46
• 4.2.3 第一级锁相环扫频测试结果46-47
• 4.2.4 第二级锁相环杂散测试结果47-48
• 4.2.5 第二级锁相环相位噪声测试结果48-49
• 4.3 频率源的最终输出测试结果49-51
• 4.3.1 频率源输出线性扫频信号测试结果49-50
• 4.3.2 频率源输出相位噪声测试结果50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章K波段单片镜像抑制谐波混频器52-69
• 5.1 MMIC器件模型52-55
• 5.1.1 MMIC基片材料52-53
• 5.1.2 MMIC器件模型及仿真验证53-54
• 5.1.3 MMIC电路设计过程中要考虑的问题：54-55
• 5.2 镜像抑制谐波混频器设计55-68
• 5.2.1 混频器的基本理论55-58
• 5.2.2 正交耦合器设计58-60
• 5.2.3 功分器设计60-61
• 5.2.4 谐波混频器的设计61-65
• 5.2.5 镜像抑制谐波混频器的设计65-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 结论69-70
• 6.1 本文主要内容69
• 6.2 本文不足与改进69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-73
• 攻硕期间取得的研究成果73-74

【参考文献】

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1 陈亮;数字便携式雷达测速仪[D];大连理工大学;2003年

  本文关键词：K波段线性连续调频雷达前端关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：391792