Ka波段小型化宽带收发前端的研制
发布时间：2021-02-01 12:45
随着时代的发展,资源勘察、环境监测、遥测遥控等领域对成像雷达的成像精度、体积大小等各种要求也越来越高,推动成像雷达朝着小型化、高频、宽带方向发展。毫米波频段短波长,带宽宽的特点使得毫米波系统天然具有小型化与宽带的特性,这些特性使得毫米波宽带雷达得到重视并在近些年来快速发展。本文在对宽带雷达收发前端的研究背景和国内外发展现状调研的基础上,介绍了一款Ka波段的小型化宽带收发前端的设计过程,该系统由电源模块,频综模块以及射频链路模块三个部分组成。频综模块包括用于上下变频本振的锁相环和其FPGA控制电路。射频链路模块由发射链路和接收链路组成。其中,发射链路由上变频混频器、倍频器、功率放大器以及Ku,Ka波段的滤波器组成,发射中频信号范围为730MHz到870MHz,本振信号需要跳频六次。接收链路由射频开关、低噪声放大器、Ka波段的滤波器、下变频混频器和中频放大链路组成,接收中频信号频率范围为500MHz到700MHz,本振信号需要跳频十二次。整个收发前端的工作频率范围为34.4GHz到36.8GHz。整个宽带雷达收发前端的尺寸为10cm×10cm×3cm。无源器件的小型化是收发前端小型化的关键...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Yu-JuChuang和Feng-HsuChung设计的收发机原理框图[3]
第一章绪论3频器；接收机模块包括了巴伦，低噪声放大器，IQ混频器及放大器。其整体尺寸为0.8mm2，发射机的OIP3优于15.8dBm；接收机变频增益为29dB，并且有6dBm的IIP3。2016年，GregorHasenaecker等人利用高频SiGe双极技术设计了一款用于连续波调频雷达的毫米波频率合成器[4]，其超高线性度的分频器可在DC到57GHz输入频率下实现12到259的整数范围内的分频因子，中心频率为80GHz的VCO可输出带宽24GHz的高线性频率范围，其相位噪声为97dBc/Hz@10KHz，在波导内部利用该频率合成器测量的目标相位的标准偏差低于0.0018。国内的半导体工艺技术起步较晚，相较于国外而言有一定的差距，国内收发前端以及频率合成器主要利用分离元器件设计为主。2011年，FangZhu和ZheChen等人于东南大学利用一新PCB多层板结构设计了一个Ka波段毫米波收发前端，其收发前端结构与PCB多层结构如图1-2所示[5]。接收机和发射机均为零中频结构，接收机和发射机通过威尔金森功分器使用同一本振，高性能SIW滤波器提供了滤波功能。其多层PCB结构分别由顶层0.254mm的TaconnicTLY-5，中间两层FR4以及底层的TaconnicTLX-8组成。工作频率为37GHz到39GHz，在100Ms/s的16QAM基带信号测试下其EVM约为7.98%，SNR为19.5。(a)(b)图1-2FangZhu和ZheChen等人设计的(a)收发机原理框图；(b)多层板结构[5]图1-3代旭东的Ka波段雷达频率合成器结构[6]
第一章绪论3频器；接收机模块包括了巴伦，低噪声放大器，IQ混频器及放大器。其整体尺寸为0.8mm2，发射机的OIP3优于15.8dBm；接收机变频增益为29dB，并且有6dBm的IIP3。2016年，GregorHasenaecker等人利用高频SiGe双极技术设计了一款用于连续波调频雷达的毫米波频率合成器[4]，其超高线性度的分频器可在DC到57GHz输入频率下实现12到259的整数范围内的分频因子，中心频率为80GHz的VCO可输出带宽24GHz的高线性频率范围，其相位噪声为97dBc/Hz@10KHz，在波导内部利用该频率合成器测量的目标相位的标准偏差低于0.0018。国内的半导体工艺技术起步较晚，相较于国外而言有一定的差距，国内收发前端以及频率合成器主要利用分离元器件设计为主。2011年，FangZhu和ZheChen等人于东南大学利用一新PCB多层板结构设计了一个Ka波段毫米波收发前端，其收发前端结构与PCB多层结构如图1-2所示[5]。接收机和发射机均为零中频结构，接收机和发射机通过威尔金森功分器使用同一本振，高性能SIW滤波器提供了滤波功能。其多层PCB结构分别由顶层0.254mm的TaconnicTLY-5，中间两层FR4以及底层的TaconnicTLX-8组成。工作频率为37GHz到39GHz，在100Ms/s的16QAM基带信号测试下其EVM约为7.98%，SNR为19.5。(a)(b)图1-2FangZhu和ZheChen等人设计的(a)收发机原理框图；(b)多层板结构[5]图1-3代旭东的Ka波段雷达频率合成器结构[6]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ku波段基片集成波导带通滤波器的设计[J]. 张静,尹治平,杨军. 电子科技. 2015(09)
博士论文
[1]相控阵天气雷达关键技术研究[D]. 张子良.南京信息工程大学 2012
硕士论文
[1]Ka波段小型化收发信机[D]. 梁木.电子科技大学 2019
[2]小型化微带结构平面滤波器的分析和设计[D]. 肖功亚.东南大学 2018
[3]频控阵雷达多路直接频率合成设计与实现[D]. 谌志强.电子科技大学 2018
[4]Ka波段收发前端关键技术研究[D]. 陈涛.电子科技大学 2017
[5]步进频率雷达数字对消技术研究[D]. 何佳琳.电子科技大学 2017
[6]Ka波段频率合成器技术研究[D]. 代旭东.电子科技大学 2016
[7]基于DDS和PLL的低相噪频率合成器的优化设计[D]. 崔俊.华中科技大学 2015
本文编号：3012796
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Yu-JuChuang和Feng-HsuChung设计的收发机原理框图[3]
第一章绪论3频器；接收机模块包括了巴伦，低噪声放大器，IQ混频器及放大器。其整体尺寸为0.8mm2，发射机的OIP3优于15.8dBm；接收机变频增益为29dB，并且有6dBm的IIP3。2016年，GregorHasenaecker等人利用高频SiGe双极技术设计了一款用于连续波调频雷达的毫米波频率合成器[4]，其超高线性度的分频器可在DC到57GHz输入频率下实现12到259的整数范围内的分频因子，中心频率为80GHz的VCO可输出带宽24GHz的高线性频率范围，其相位噪声为97dBc/Hz@10KHz，在波导内部利用该频率合成器测量的目标相位的标准偏差低于0.0018。国内的半导体工艺技术起步较晚，相较于国外而言有一定的差距，国内收发前端以及频率合成器主要利用分离元器件设计为主。2011年，FangZhu和ZheChen等人于东南大学利用一新PCB多层板结构设计了一个Ka波段毫米波收发前端，其收发前端结构与PCB多层结构如图1-2所示[5]。接收机和发射机均为零中频结构，接收机和发射机通过威尔金森功分器使用同一本振，高性能SIW滤波器提供了滤波功能。其多层PCB结构分别由顶层0.254mm的TaconnicTLY-5，中间两层FR4以及底层的TaconnicTLX-8组成。工作频率为37GHz到39GHz，在100Ms/s的16QAM基带信号测试下其EVM约为7.98%，SNR为19.5。(a)(b)图1-2FangZhu和ZheChen等人设计的(a)收发机原理框图；(b)多层板结构[5]图1-3代旭东的Ka波段雷达频率合成器结构[6]
第一章绪论3频器；接收机模块包括了巴伦，低噪声放大器，IQ混频器及放大器。其整体尺寸为0.8mm2，发射机的OIP3优于15.8dBm；接收机变频增益为29dB，并且有6dBm的IIP3。2016年，GregorHasenaecker等人利用高频SiGe双极技术设计了一款用于连续波调频雷达的毫米波频率合成器[4]，其超高线性度的分频器可在DC到57GHz输入频率下实现12到259的整数范围内的分频因子，中心频率为80GHz的VCO可输出带宽24GHz的高线性频率范围，其相位噪声为97dBc/Hz@10KHz，在波导内部利用该频率合成器测量的目标相位的标准偏差低于0.0018。国内的半导体工艺技术起步较晚，相较于国外而言有一定的差距，国内收发前端以及频率合成器主要利用分离元器件设计为主。2011年，FangZhu和ZheChen等人于东南大学利用一新PCB多层板结构设计了一个Ka波段毫米波收发前端，其收发前端结构与PCB多层结构如图1-2所示[5]。接收机和发射机均为零中频结构，接收机和发射机通过威尔金森功分器使用同一本振，高性能SIW滤波器提供了滤波功能。其多层PCB结构分别由顶层0.254mm的TaconnicTLY-5，中间两层FR4以及底层的TaconnicTLX-8组成。工作频率为37GHz到39GHz，在100Ms/s的16QAM基带信号测试下其EVM约为7.98%，SNR为19.5。(a)(b)图1-2FangZhu和ZheChen等人设计的(a)收发机原理框图；(b)多层板结构[5]图1-3代旭东的Ka波段雷达频率合成器结构[6]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ku波段基片集成波导带通滤波器的设计[J]. 张静,尹治平,杨军. 电子科技. 2015(09)
博士论文
[1]相控阵天气雷达关键技术研究[D]. 张子良.南京信息工程大学 2012
硕士论文
[1]Ka波段小型化收发信机[D]. 梁木.电子科技大学 2019
[2]小型化微带结构平面滤波器的分析和设计[D]. 肖功亚.东南大学 2018
[3]频控阵雷达多路直接频率合成设计与实现[D]. 谌志强.电子科技大学 2018
[4]Ka波段收发前端关键技术研究[D]. 陈涛.电子科技大学 2017
[5]步进频率雷达数字对消技术研究[D]. 何佳琳.电子科技大学 2017
[6]Ka波段频率合成器技术研究[D]. 代旭东.电子科技大学 2016
[7]基于DDS和PLL的低相噪频率合成器的优化设计[D]. 崔俊.华中科技大学 2015
本文编号：3012796
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