微波毫米波雷達頻率源關鍵技術研究.pdf

1、隨著雷達技術的發(fā)展，雷達的任務不僅是測量目標的距離、方位和仰角，而且還包括測量目標的速度，以及從目標回波中獲取更多信息，從而進行目標識別。雷達頻率源是雷達系統(tǒng)的關鍵部件。它不僅為雷達接收機提供本振和參考信號，而且為全相參雷達提供發(fā)射激勵源和系統(tǒng)時鐘。它的性能和發(fā)展依賴于雷達系統(tǒng)的技術要求，同時頻率源的發(fā)展又為新體制雷達的研制創(chuàng)造了條件。因此對高性能的頻率源進行研究具有十分重要的意義。
　　本論文以雷達系統(tǒng)中的高性能微波毫米波頻率源

2、為主要的研究對象,對頻率源的關鍵技術及其應用進行了討論與研究。主要工作包括：
　　1.對寬帶捷變頻頻率源進行了研究，提出了一種寬帶寬、低相噪、低雜散的捷變頻頻率合成技術方案。該方案采用直接數字頻率合成（DDS），鎖相環(huán)（PLL）與可編程門陣列（FPGA）相結合的方式，解決了DDS工作頻率低、跳頻帶寬窄；鎖相環(huán)頻率合成器中反饋回路影響頻率轉換時間的問題?；谠摲椒ㄑ兄屏斯ぷ髟贑波段的寬帶捷變頻頻率源。所設計的頻率源工作帶寬1.016

3、GHz，最小步進頻率8MHz，輸出相位噪聲優(yōu)于-102dBc/Hz@10kHz，雜散抑制優(yōu)于55dBc，任意頻率間的轉換時間小于0.5μs。
　　2.寬帶脈間頻率步進雷達，具有收發(fā)隔離好、接收機瞬時帶寬小和距離分辨率高等優(yōu)點。本文提出了一種用于全相參脈間頻率步進雷達收發(fā)前端的頻率合成技術方案。該方案充分利用了各種頻率合成器和相關器件的優(yōu)點，對發(fā)射激勵源和各個相參本振源的頻率進行規(guī)劃，并采用新的阻抗匹配結構來提高雜散抑制特性?；谛?/p>

4、結構設計的功分器不僅保證了工作頻帶內的傳輸特性，還提高了帶外抑制度，降低了濾波器的設計難度。該方案既實現了雷達頻率源輸出信號間的全相參，又獲得了很好的相位噪聲、雜散抑制和功率平坦度等性能指標?；谠摲桨杆兄频臉悠芬殉晒\用于某毫米波雷達系統(tǒng)中。
　　3.對于線性調頻脈沖雷達而言，調頻線性度決定了雷達的距離分辨率。本文對頻率源中影響輸出信號線性度的各種參量進行了理論分析。針對疊加在理想線性調頻信號相位上的固定相差、正弦調制和高斯噪

5、聲三種情況，利用理論分析推導的公式在Matlab中進行了仿真和分析。通過相關分析，理論證明了采用高速控制單元控制DDS逐點輸出線性調頻信號的可行性。在此分析的基礎上提出了一種可以在多種波形間快速切換的線性調頻脈沖雷達頻率源設計方案。該方案采用DDS+PLL的混合頻率合成方式，通過FPGA控制來實現輸出信號脈沖寬度0.5至32μs范圍內快速可調。實現了單一重復周期內輸出頻率、脈沖寬度、信號重復周期等參數的快速變換，同時保證了輸出信號的高性

6、能指標。
　　4.采用 DDS可以實現雷達波形數字化產生，其波形和參數可以在系統(tǒng)中重新配置，使得雷達波形產生方式更加靈活，雷達性能更加優(yōu)越。但是受技術發(fā)展的制約，這些方案無法直接運用于毫米波雷達。本章基于前面章節(jié)所研制的微波頻率源，對毫米波雷達頻率源設計方案進行討論，提出了一種W波段低相噪雷達頻率源設計方案。該方案利用高質量的微波雷達頻率源信號，配合毫米波頻段倍頻和混頻器來實現W波段的低相噪、低雜散雷達頻率源。最終測試結果表明該方