W波段FMCW异物探测雷达前端研究

发布时间：2017-08-22 10:05

  本文关键词：W波段FMCW异物探测雷达前端研究

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【摘要】：本论文主要研究的是一款机场跑道异物探测雷达的雷达前端组件和天线部分。雷达采用的是超外差调频连续波体制,发射支路包括发射八倍频模块,接收支路包括低噪声接收模块和本振八倍频模块,而毫米波天线选用的是介质基片集成波导裂缝阵方案。首先,在绪论部分中对课题的研究背景及意义做了详细介绍,并对机场跑道异物探测系统国内外的发展历史和发展动态进行了分析与资料的收集。论文选用的基片集成波导裂缝阵天线方案,其理论依据都来自于传统的矩形金属波导,因此在第二章中介绍了基片集成波导裂缝阵天线设计中涉及到的相关理论知识,以此为依据进行了两种设计方法的尝试,一种是通过固定偏置改变缝长,另一种是通过改变偏置同时调节缝长,来进行激励幅度加权,从而实现低副瓣的。根据分析研究,最终还是选用第二种方案,并根据指标且留有一定余量的基础上,完成了辐射阵面,耦合波导及缝隙,馈电网络中不等分功分波导功分器,折叠短路端的设计,天线阵带馈电网络的整体仿真达到了设计目标,然后对天线进行了加工。详细介绍了天线的测试方法并对天线的测试结果进行了分析,实测结果基本达到预期,为后续的改进优化工作提供了指导。前端组件的研制主要包括发射八倍频模块和低噪声接收模块,第四章中详细介绍了超外差调频连续波雷达体制的工作原理,根据链路总体指标的要求完成了链路的方案设计,主要工作内容包括链路预算、芯片的选取,无源电路部分的设计等。结合当前的生产工艺,利用混合集成电路技术对八倍频模块、低噪声接收模块的生产工艺做了详细的介绍,并对加工好的模块进行了相关指标的测试工作,测试方法也在论文中详细给出。最后模块相关指标测试数据进行分析,都能达到指标设计要求,完成了前端组件的设计。
【关键词】：异物探测系统 调频连续波 基片集成波导天线阵 射频前端组件
【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
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究历史及发展现状11-14
• 1.3 论文的主要研究内容14-15
• 1.4 论文章节安排15-17
• 第二章 基片集成波导裂缝阵天线相关理论17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 基片集成波导与介质填充矩形波导的等效17-20
• 2.3 常规矩形波导相关理论20-23
• 2.3.1 波导缝隙天线的辐射机理20-21
• 2.3.2 矩形波导裂缝的等效电路分析理论21-22
• 2.3.3 矩形波导裂缝的导纳及阻抗的计算22-23
• 2.4 矩形波导缝隙阵列天线的分析23-25
• 2.4.1 矩形波导行波缝隙阵列天线相关理论23-24
• 2.4.2 矩形波导驻波缝隙阵列天线相关理论24-25
• 2.5 波导驻波缝隙阵列天线的设计方法25-29
• 2.5.1 驻波阵列辐射缝隙的设计25-27
• 2.5.2 波导驻波阵列的相关匹配条件27-29
• 2.6 小结29-30
• 第三章 基片集成波导缝隙阵天线的设计30-64
• 3.1 引言30
• 3.2 阵列天线方向图综合理论简介30-33
• 3.2.1 道尔夫—切比雪夫综合法31
• 3.2.2 泰勒方向图综合理论31-33
• 3.3 波导缝隙阵列天线中缝隙阵元参数的提取33-40
• 3.3.1 辐射缝隙归一化导纳的提取33-38
• 3.3.2 耦合缝隙归一化阻抗的提取38-40
• 3.4 天线的设计指标40-42
• 3.5 裂缝阵天线第一种设计方法42-50
• 3.5.1 单根波导缝隙阵列的仿真43-46
• 3.5.2 两根波导缝隙阵列的仿真46-48
• 3.5.3 波导缝隙阵列全阵的仿真48-50
• 3.6 第二种设计方法50-58
• 3.6.1 天线阵布局简介50-51
• 3.6.2 天线阵子阵的仿真优化设计51-53
• 3.6.3 天线阵馈电网络的设计53-58
• 3.7 天线的加工与测试58-63
• 3.7.1 裂缝阵天线的测试59-63
• 3.8 小结63-64
• 第四章 W波段收发组件的研制64-84
• 4.1 引言64-65
• 4.2 设计指标要求及总体方案65-68
• 4.2.1 发射支路任务指标及方案65-67
• 4.2.2 接收支路任务指标及方案67-68
• 4.3 链路关键芯片的介绍68-73
• 4.3.1 四倍频芯片及混频器芯片介绍69-71
• 4.3.2 低噪放芯片及功放芯片介绍71-73
• 4.4 收发组件中相关无源电路的设计73-77
• 4.4.1 波导微带过渡的设计74-75
• 4.4.2 微带滤波器的设计75-77
• 4.5 收发组件的相关工艺及测试77-83
• 4.5.1 模块相关工艺流程简介77-79
• 4.5.2 模块关键指标的测试方法及测试结果79-83
• 4.6 本章小结83-84
• 第五章 总结与展望84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-88
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果88-89

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