W波段FMCW雷達(dá)前端的設(shè)計(jì).pdf

1、毫米波具有波長(zhǎng)短、頻帶寬的特點(diǎn)，使其特別適合于毫米波通信、測(cè)量雷達(dá)和射電天文學(xué)等方面的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外毫米波收發(fā)前端的發(fā)展現(xiàn)狀的調(diào)研，毫米波收發(fā)前端正從部件集成到系統(tǒng)集成，從體積大、重量重、價(jià)格高到小、輕、價(jià)格低的方向發(fā)展。本文在介紹了FMCW雷達(dá)前端及微波固態(tài)電路器件的理論基礎(chǔ)上，采用混合集成技術(shù)進(jìn)行了W波段調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)前端的相關(guān)部件與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。
　　由于毫米波系統(tǒng)的體積小導(dǎo)致不易散熱，同時(shí)也不容易獲得大功率，在分析

2、了調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)工作原理的基礎(chǔ)上，提出了適合W波段調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)收發(fā)前端的總體指標(biāo)，并根據(jù)總體指標(biāo)細(xì)化了前端模塊的組成和各模塊指標(biāo)的分配。整個(gè)前端由發(fā)射鏈路和接收鏈路兩部分組成。為了獲得W波段信號(hào)源，采用對(duì)X波段信號(hào)的8次倍頻獲得。8次倍頻共分三級(jí)，為了得到高諧波抑制的W波段信號(hào)，在每一級(jí)倍頻之后需要加入帶通濾波器。為了得到滿足要求的發(fā)射功率，在8倍頻之后，加入了一級(jí)功率放大器。接收鏈路包括了波導(dǎo)微帶探針過(guò)渡、低噪聲放大器、混頻器、中頻

3、濾波與放大等模塊。
　　毫米波無(wú)源部件在收發(fā)組件中起著關(guān)鍵作用。本文研究了毫米波傳輸線的特點(diǎn)，決定采用微帶線、波導(dǎo)、鰭線等傳輸線來(lái)設(shè)計(jì)無(wú)源部件。對(duì)于波導(dǎo)微帶過(guò)渡，研究了波導(dǎo)微帶過(guò)渡的作用與特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)原理，分別設(shè)了U波段、W波段的波導(dǎo)微帶探針過(guò)渡、波導(dǎo)微帶鰭線過(guò)渡結(jié)構(gòu)。對(duì)于帶通濾波器，通過(guò)研究帶通濾波器的工作原理、諧振器結(jié)構(gòu)、類型，決定采用波導(dǎo)E面濾波器和發(fā)卡型濾波器，并利用高頻仿真軟件HFSS進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，仿真結(jié)果滿足要求。對(duì)于

4、定向耦合器，研究了兩種類型的波導(dǎo)耦合器，即波導(dǎo)分支定向耦合器、波導(dǎo)裂縫定向耦合器，然后分別設(shè)計(jì)了符合要求的6dB定向耦合器。
　　接著，本文介紹了有源電路模塊的設(shè)計(jì)。諧波平衡原理廣泛應(yīng)用于倍頻器和混頻器的設(shè)計(jì)。在毫米波頻段，肖特基二極管倍頻器與混頻器具有優(yōu)良的性能。利用肖特基二極管DMK2790，基于軟件ADS和HFSS的聯(lián)合仿真技術(shù)，設(shè)計(jì)并仿真了W波段無(wú)源單管二倍頻器。對(duì)于混頻器，研究了毫米波混頻器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，由于時(shí)間關(guān)系，本