毫米波FMCW路面目标探测雷达关键技术与系统研究
发布时间：2022-08-13 12:13
随着电子信息技术的迅速发展,毫米波调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）雷达相关应用已深入渗透到军用、民用领域的多个方面。为了不断提高FMCW雷达作用距离、探测精度、成像分辨率以及抗干扰能力等系统性能,毫米波宽带高线性度扫频源、宽带高功率发射源、高增益窄波束天线及波束扫描技术、宽带低噪声接收等关键技术的研究近年来一直受到人们的高度重视。本文以实现E波段FMCW路面目标探测雷达为目标,对雷达射频前端与天线总体技术方案进行了分析设计,并对E波段宽带高效率功率合成技术、W波段频率扫描波导缝隙阵列天线设计技术、W波段高增益窄波束反射面天线设计与优化等关键技术进行了深入研究,完成了宽带功率合成放大器、高增益反射面天线等关键部件研制及系统原理样机实验研究工作。本文的研究进展包括以下内容:1、提出了一种E波段FMCW路面目标探测雷达射频前端与天线的总体技术方案。基于SPM（Small Perturbation Model）模型,系统性地分析了路面粗糙度、雷达波掠入射角度及工作频率等因素对于路面后向散射系数的影响,建立了路面目标探测雷达射频前端与...
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究与发展现状
1.2.1 毫米波功率合成技术
1.2.2 波导缝隙阵列天线与反射面天线
1.2.3 毫米波调频连续波雷达系统应用
1.3 本文研究内容
1.4 论文结构安排
参考文献
第二章 毫米波调频连续波路面目标探测雷达系统方案分析设计
2.1 引言
2.2 调频连续波雷达系统概述
2.2.1 调频连续波雷达基本架构
2.2.2 调频连续波雷达测距、测速基本原理
2.3 毫米波调频连续波路面目标探测雷达系统总体设计
2.3.1 路面后向散射
2.3.2 雷达系统总体架构
2.3.3 射频前端与天线总体指标设计原则
2.4 雷达系统射频前端关键参数论证与总体方案设计
2.4.1 射频前端关键参数论证
2.4.2 射频前端总体方案设计
2.5 雷达系统收发天线关键参数论证与总体方案设计
2.5.1 收发天线关键参数论证
2.5.2 收发天线总体方案设计
2.6 小结
参考文献
第三章 E、Ka波段宽带功率合成放大器的设计与实验研究
3.1 引言
3.2 E波段宽带行波功率合成放大器的设计
3.2.1 行波功率合成基本理论
3.2.2 E波段宽带行波功率合成结构的分析与设计
3.2.3 E波段宽带行波功率合成放大器腔体结构设计与谐振抑制
3.3 E波段宽带行波功率合成放大器的实验研究
3.3.1 无源结构实验结果与分析
3.3.2 单芯片功放模块的研制
3.3.3 功率合成放大器实验结果与分析
3.4 Ka全频段高增益功率合成放大器的设计与实验研究
3.4.1 Ka全频段高增益功率合成放大器的设计
3.4.2 Ka全频段高增益功率合成放大器的实验研究
3.5 小结
参考文献
第四章 W波段波导缝隙行波线阵的设计与实验研究
4.1 引言
4.2 波导缝隙阵列天线基本理论
4.2.1 波导缝隙天线辐射原理与缝隙基本形式
4.2.2 阵列天线概述
4.2.3 阵列天线方向图综合
4.3 W波段波导缝隙行波线阵的设计
4.3.1 总体设计
4.3.2 缝隙间距的确定
4.3.3 副瓣电平的优化
4.3.4 缝隙电导分布的计算
4.3.5 缝隙电导函数的提取
4.4 W波段波导缝隙行波线阵的仿真优化与容差分析
4.4.1 仿真优化
4.4.2 容差分析
4.5 W波段波导缝隙行波线阵的实验研究
4.5.1 测试方法概述
4.5.2 测试结果分析
4.6 小结
参考文献
第五章 W波段电大尺寸椭圆柱形反射面天线的设计与实验研究
5.1 引言
5.2 椭圆柱形反射面天线理论分析
5.2.1 椭圆柱形反射面天线远焦点附近场分布特性分析
5.2.2 椭圆柱形反射面天线远场辐射特性分析
5.3 W波段电大尺寸椭圆柱形反射面天线仿真优化
5.3.1 天线效率及远场辐射特性仿真优化
5.3.2 椭圆柱形与抛物柱形反射面天线远近场辐射特性仿真对比
5.4 W波段电大尺寸椭圆柱形反射面天线结构设计与实验研究
5.4.1 反射面天线结构设计
5.4.2 反射面天线实验研究
5.6 小结
参考文献
第六章 毫米波调频连续波路面目标探测雷达实验研究
6.1 引言
6.2 射频前端详细设计方案
6.2.1 发射链路设计方案
6.2.2 接收链路设计方案
6.3 雷达射频前端实验研究
6.3.1 发射链路输出功率测试
6.3.2 接收链路噪声系数测试
6.3.3 接收动态范围测试
6.4 路面目标探测雷达实验研究
6.4.1 相同轴向距离下不同目标的探测实验
6.4.2 多种目标探测难易程度的实验
6.4.3 相同目标在不同轴向距离处的探测实验
6.4.4 多目标的探测实验
6.4.5 雷达距离分辨率的测试
6.5 小结
参考文献
第七章 结束语
7.1 论文工作总结
7.2 未来工作展望
致谢
作者简介
本文编号：3677014
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究与发展现状
1.2.1 毫米波功率合成技术
1.2.2 波导缝隙阵列天线与反射面天线
1.2.3 毫米波调频连续波雷达系统应用
1.3 本文研究内容
1.4 论文结构安排
参考文献
第二章 毫米波调频连续波路面目标探测雷达系统方案分析设计
2.1 引言
2.2 调频连续波雷达系统概述
2.2.1 调频连续波雷达基本架构
2.2.2 调频连续波雷达测距、测速基本原理
2.3 毫米波调频连续波路面目标探测雷达系统总体设计
2.3.1 路面后向散射
2.3.2 雷达系统总体架构
2.3.3 射频前端与天线总体指标设计原则
2.4 雷达系统射频前端关键参数论证与总体方案设计
2.4.1 射频前端关键参数论证
2.4.2 射频前端总体方案设计
2.5 雷达系统收发天线关键参数论证与总体方案设计
2.5.1 收发天线关键参数论证
2.5.2 收发天线总体方案设计
2.6 小结
参考文献
第三章 E、Ka波段宽带功率合成放大器的设计与实验研究
3.1 引言
3.2 E波段宽带行波功率合成放大器的设计
3.2.1 行波功率合成基本理论
3.2.2 E波段宽带行波功率合成结构的分析与设计
3.2.3 E波段宽带行波功率合成放大器腔体结构设计与谐振抑制
3.3 E波段宽带行波功率合成放大器的实验研究
3.3.1 无源结构实验结果与分析
3.3.2 单芯片功放模块的研制
3.3.3 功率合成放大器实验结果与分析
3.4 Ka全频段高增益功率合成放大器的设计与实验研究
3.4.1 Ka全频段高增益功率合成放大器的设计
3.4.2 Ka全频段高增益功率合成放大器的实验研究
3.5 小结
参考文献
第四章 W波段波导缝隙行波线阵的设计与实验研究
4.1 引言
4.2 波导缝隙阵列天线基本理论
4.2.1 波导缝隙天线辐射原理与缝隙基本形式
4.2.2 阵列天线概述
4.2.3 阵列天线方向图综合
4.3 W波段波导缝隙行波线阵的设计
4.3.1 总体设计
4.3.2 缝隙间距的确定
4.3.3 副瓣电平的优化
4.3.4 缝隙电导分布的计算
4.3.5 缝隙电导函数的提取
4.4 W波段波导缝隙行波线阵的仿真优化与容差分析
4.4.1 仿真优化
4.4.2 容差分析
4.5 W波段波导缝隙行波线阵的实验研究
4.5.1 测试方法概述
4.5.2 测试结果分析
4.6 小结
参考文献
第五章 W波段电大尺寸椭圆柱形反射面天线的设计与实验研究
5.1 引言
5.2 椭圆柱形反射面天线理论分析
5.2.1 椭圆柱形反射面天线远焦点附近场分布特性分析
5.2.2 椭圆柱形反射面天线远场辐射特性分析
5.3 W波段电大尺寸椭圆柱形反射面天线仿真优化
5.3.1 天线效率及远场辐射特性仿真优化
5.3.2 椭圆柱形与抛物柱形反射面天线远近场辐射特性仿真对比
5.4 W波段电大尺寸椭圆柱形反射面天线结构设计与实验研究
5.4.1 反射面天线结构设计
5.4.2 反射面天线实验研究
5.6 小结
参考文献
第六章 毫米波调频连续波路面目标探测雷达实验研究
6.1 引言
6.2 射频前端详细设计方案
6.2.1 发射链路设计方案
6.2.2 接收链路设计方案
6.3 雷达射频前端实验研究
6.3.1 发射链路输出功率测试
6.3.2 接收链路噪声系数测试
6.3.3 接收动态范围测试
6.4 路面目标探测雷达实验研究
6.4.1 相同轴向距离下不同目标的探测实验
6.4.2 多种目标探测难易程度的实验
6.4.3 相同目标在不同轴向距离处的探测实验
6.4.4 多目标的探测实验
6.4.5 雷达距离分辨率的测试
6.5 小结
参考文献
第七章 结束语
7.1 论文工作总结
7.2 未来工作展望
致谢
作者简介
本文编号：3677014
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