W波段防撞雷达集成前端关键技术研究

发布时间：2021-08-03 04:36

　　由于低空的复杂地理环境和天候情况,直升机等低空飞行器易发生碰撞事故,给飞行员、用户单位等造成严重的人员伤亡与财产损失。毫米波防撞雷达具有全天候工作能力和高分辨力,能实时探测低空飞行器前方空域的碰撞威胁目标,并提供危险告警,从而为低空飞行器提供有效的安全保障。为了提高雷达分辨率、实现雷达小型化及高可靠性,基于W波段固态集成前端的全相参防撞雷达是近年来的研究热点与难点。本文对防撞雷达中的W波段MMIC芯片、W波段收发组件、W波段反射阵天线等关键部件进行了深入细致的理论分析与实验研究,研制了一套W波段防撞雷达集成前端与天线样机,为W波段全相参防撞雷达的研制与验证提供了必要的条件。具体研究内容如下:1.对GaAs pHEMT低噪放的噪声特性进行了研究,深入分析了晶体管小信号模型及其误差,利用二端口线性网络综合理论,采用“T型网络+有误差的晶体管模型+T型网络”的优化模型对晶体管去嵌和参数误差进行了优化,研制出一款W波段GaAs低噪放芯片。同时,对GaAs平衡式四倍频器的倍频效率进行了研究,利用二极管非线性理论,提出了从两种工作模式（倍频工作模式、混频工作模式）来分析平衡式四倍频器的工作机理,结... 

【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】：123 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 本文研究背景
    1.2 机载防撞雷达及其集成前端研究现状
        1.2.1 机载防撞雷达研究现状
            1.2.1.1 国外研究现状
            1.2.1.2 国内研究现状
        1.2.2 W波段防撞雷达集成前端研究现状
            1.2.2.1 W波段MMIC芯片研究现状
            1.2.2.2 W波段集成收发组件研究现状
            1.2.2.3 W波段防撞雷达天线研究现状
    1.3 本文研究意义
    1.4 本文主要工作及创新点
第二章 W波段防撞雷达关键MMIC芯片研究
    2.1 引言
    2.2 单片集成电路工艺与设计方法
        2.2.1 GaAs pHEMT工艺
        2.2.2 单片集成电路设计方法与流片
    2.3 W波段低噪声放大器芯片研制
        2.3.1 放大器基本理论
            2.3.1.1 小信号晶体管模型及优化
            2.3.1.2 GaAs pHEMT放大器的噪声特性
        2.3.2 W波段低噪声放大器芯片研制
            2.3.2.1 管芯选择与拓扑结构
            2.3.2.2 小信号晶体管模型优化设计
            2.3.2.3 直流偏置电路设计
            2.3.2.4 整体电路设计
            2.3.2.5 芯片流片与测试
    2.4 W波段倍频器芯片研制
        2.4.1 无源倍频器基本理论
        2.4.2 W波段四倍频器芯片研制
            2.4.2.1 管芯选择与拓扑结构
            2.4.2.2 无源四倍频设计
            2.4.2.3 输入/输出放大器设计
            2.4.2.4 整体电路设计
            2.4.2.5 芯片流片与测试
    2.5 本章小结
第三章 W波段防撞雷达收发组件研究
    3.1 引言
    3.2 关键工艺及无源器件研究
        3.2.1 W波段金丝键合模型研究
            3.2.1.1 金丝键合过渡的 3D全波电磁仿真
            3.2.1.2 金丝键合过渡的等效模型研究
        3.2.2 W波段空气填充波导-SIW过渡研究
            3.2.2.1 SIW设计准则
            3.2.2.2 ARW –SIW过渡结构与电磁场模式变换
            3.2.2.3 ARW –SIW过渡分析与仿真
            3.2.2.4 ARW –SIW过渡加工与测试
        3.2.3 W波段气密波导窗研究
            3.2.3.1 双层波导窗的综合理论
            3.2.3.2 双层波导窗的全波仿真
            3.2.3.3. 双层波导窗的研制与测试
    3.3 W波段集成收发组件研制
        3.3.1 收发组件总体方案
        3.3.2 W波段发射支路研制
            3.3.2.1 链路指标与方案
            3.3.2.2 链路分部件研制
            3.3.2.3 发射支路研制小结
        3.3.3 W波段接收支路研制
            3.3.3.1 链路指标与方案
            3.3.3.2 低噪声接收件模块研制
            3.3.3.3 接收支路研制小结
    3.4 本章小结
第四章 W波段防撞雷达反射阵天线研究
    4.1 引言
    4.2 反射阵天线的工作原理
        4.2.1 反射阵辐射单元研究
            4.2.1.1 典型的反射阵辐射单元
            4.2.1.2 单元分析方法
        4.2.2 反射阵天线综合方法
            4.2.2.1 单元相位分布
            4.2.2.2 散射场分析
    4.3 W波段反射阵天线设计
        4.3.1 反射面倾角分析
        4.3.2 单层辐射单元分析
        4.3.3 反射阵整体仿真与分析
        4.3.4 推荐偏馈反射阵形式与传统形式的性能比较
        4.3.5 天线研制与测试
    4.4 本章小结
第五章 W波段防撞雷达集成前端与天线的集成
    5.1 引言
    5.2 调频连续波雷达工作原理
    5.3 前端与天线研制目标
    5.4 前端与天线方案及指标论证
    5.5 前端与天线集成及测试
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻博期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[2]微带平面反射阵列天线的研究与设计[D]. 陈青勇.电子科技大学 2013
[3]V和W波段功率合成技术研究[D]. 周磊.电子科技大学 2012
[4]直升机载毫米波防撞系统技术研究[D]. 王家秀.南京理工大学 2011
[5]W波段注入锁定放大器研究[D]. 刘琨.电子科技大学 2010
[6]W波段功率注锁放大器的研究[D]. 罗浩文.电子科技大学 2006
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本文编号：3318943