S波段非线性结点探测器接收前端研究

发布时间：2017-06-21 01:00

  本文关键词：S波段非线性结点探测器接收前端研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为雷达和通信系统不可或缺的组成部分,接收机的灵敏度和选择性将直接影响到整个系统的性能和应用范围。S波段(2-4GHz)的电磁波是目前无线通信和雷达系统的热门频段,基于该波段的探测器成为当前研究的热点。S波段非线性结探测器兼顾了较强的谐波回波信号、精密的微型目标定位以及探测器小型化的要求,可用来高效搜索和定位处含有非线性结的目标设备。本文致力于研究高灵敏度、低噪声、强杂散抑制、低功耗的便携式S波段非线性结点探测器接收前端。本文详细介绍了S波段非线性探测器的发展历史及研究现状,阐明了本课题的研究意义。为避免发射谐波泄露的干扰,制定了双发单收的探测方案。采用二次下变频的接收方案,保证接收前端良好的选择性、高灵敏度和稳定性。通过ADS链路仿真模拟,得到接收机系统的噪声系数,各级和总体增益,杂散和谐波抑制等重要指标。在接收机中的关键模块和器件方面。我们通过CST仿真优化,实现了插入损耗小于1dB的悬置微带线滤波器;详细阐述了放大器、混频器等芯片的选择依据,设计和优化了其偏置电路、输入输出匹配网络;通过级联检波器与比较放大器的方式,设计了检波器输出模块,该模块探测到目标信号时输出低电平,反之则输出高电平;搭建了以开关稳压源为基础的电源模块,测试结果表明其能为放大器提供其需要的偏置电压,且电压纹波PPV?10mV。最后利用Altium Designer和Auto CAD设计了整个接收前端的PCB版和腔体。将PCB板和各元器件焊接安装在腔体中得到接收机实物,反复测试以及调试。结果表明接收机的增益?40dB,噪声系数?5dB,动态范围?70dB,灵敏度低至-100 dBm,杂散和谐波抑制度?60dB,体积较小为120mm?50mm?12mm,全面满足指标要求。通过本文的研究,明确了保证接收机的性能所需的三方面要求:一、设计过程中合理选择混频器和滤波器,保证良好的谐波和杂散抑制度;二、为获得尽可能大的增益,在电路板布局过程中,隔直电容应紧邻两端引脚,同时尽量避免微带拐弯;三、在腔体设计过程中,控制好不同频率信道间良好的隔离度,确保接收机的优良电磁兼容性能。
【关键词】：接收前端 S波段 超外差式 非线性结点探测器 滤波器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 非线性结点探测器发展历史和趋势10-12
• 1.2.1 非线性结点探测器发展历史10-11
• 1.2.2 非线性结点探测器发展现状11
• 1.2.3 非线性结点探测器发展趋势11-12
• 1.3 论文研究内容以及主要工作12-13
• 第二章 探测器基本原理和接收机总体方案13-31
• 2.1 非线性结点探测器的基本理论13-15
• 2.1.1 非线性结点探测器的组成部分13-15
• 2.1.2 非线性结点探测器的工作方式15
• 2.2 接收机的基本结构15-19
• 2.2.1 直接下变频式接收机15-16
• 2.2.2 镜像抑制接收机16-17
• 2.2.3 超外差式接收机17-19
• 2.2.4 数字中频接收机19
• 2.3 接收机的主要技术指标19-22
• 2.3.1 噪声系数19-20
• 2.3.2 灵敏度20-21
• 2.3.3 动态范围21-22
• 2.3.4 增益22
• 2.3.5 选择性22
• 2.4 接收机总体方案和链路仿真22-30
• 2.4.1 接收机的技术指标要求22-23
• 2.4.2 接收机的总体方案23-24
• 2.4.3 接收机方案实施以及可行性分析24-27
• 2.4.4 接收机系统链路仿真27-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 接收前端关键模块的设计31-60
• 3.1 滤波器的原理与设计31-36
• 3.2 放大器的原理与设计36-45
• 3.2.1 低噪声放大器基本理论36-41
• 3.2.2 低噪声放大器选取与设计41-43
• 3.2.3 中频放大器选取与设计43-45
• 3.3 混频器的原理与设计45-51
• 3.3.1 混频器指标与设计原则45-46
• 3.3.2 混频器选择与测试46-51
• 3.4 检波器的原理与设计51-55
• 3.5 电源模板的设计与测试55-59
• 3.6 本章小结59-60
• 第四章 接收机前端联合设计与测试60-66
• 4.1 接收机前端系统结构60-61
• 4.2 接收机腔体设计和实物制作61-62
• 4.3 接收前端测试结果及分析62-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 结论66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 攻硕期间取得的研究成果72-73

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