本文關(guān)鍵詞：微波毫米波雷達(dá)頻率源關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展,雷達(dá)的任務(wù)不僅是測量目標(biāo)的距離、方位和仰角,而且還包括測量目標(biāo)的速度,以及從目標(biāo)回波中獲取更多信息,從而進(jìn)行目標(biāo)識別。雷達(dá)頻率源是雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。它不僅為雷達(dá)接收機(jī)提供本振和參考信號,而且為全相參雷達(dá)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(dá)系統(tǒng)的技術(shù)要求,同時頻率源的發(fā)展又為新體制雷達(dá)的研制創(chuàng)造了條件。因此對高性能的頻率源進(jìn)行研究具有十分重要的意義。本論文以雷達(dá)系統(tǒng)中的高性能微波毫米波頻率源為主要的研究對象,對頻率源的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了討論與研究。主要工作包括:1.對寬帶捷變頻頻率源進(jìn)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(shù)方案。該方案采用直接數(shù)字頻率合成(DDS),鎖相環(huán)(PLL)與可編程門陣列(FPGA)相結(jié)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(zhuǎn)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(shè)計的頻率源工作帶寬1.016GHz,最小步進(jìn)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(zhuǎn)換時間小于0.5μs。2.寬帶脈間頻率步進(jìn)雷達(dá),具有收發(fā)隔離好、接收機(jī)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(jìn)雷達(dá)收發(fā)前端的頻率合成技術(shù)方案。該方案充分利用了各種頻率合成器和相關(guān)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(jìn)行規(guī)劃,并采用新的阻抗匹配結(jié)構(gòu)來提高雜散抑制特性�；谛陆Y(jié)構(gòu)設(shè)計的功分器不僅保證了工作頻帶內(nèi)的傳輸特性,還提高了帶外抑制度,降低了濾波器的設(shè)計難度。該方案既實現(xiàn)了雷達(dá)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(biāo)。基于該方案所研制的樣品已成功運用于某毫米波雷達(dá)系統(tǒng)中。3.對于線性調(diào)頻脈沖雷達(dá)而言,調(diào)頻線性度決定了雷達(dá)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(jìn)行了理論分析。針對疊加在理想線性調(diào)頻信號相位上的固定相差、正弦調(diào)制和高斯噪聲三種情況,利用理論分析推導(dǎo)的公式在Matlab中進(jìn)行了仿真和分析。通過相關(guān)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(diào)頻信號的可行性。在此分析的基礎(chǔ)上提出了一種可以在多種波形間快速切換的線性調(diào)頻脈沖雷達(dá)頻率源設(shè)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(xiàn)輸出信號脈沖寬度0.5至32μs范圍內(nèi)快速可調(diào)。實現(xiàn)了單一重復(fù)周期內(nèi)輸出頻率、脈沖寬度、信號重復(fù)周期等參數(shù)的快速變換,同時保證了輸出信號的高性能指標(biāo)。4.采用DDS可以實現(xiàn)雷達(dá)波形數(shù)字化產(chǎn)生,其波形和參數(shù)可以在系統(tǒng)中重新配置,使得雷達(dá)波形產(chǎn)生方式更加靈活,雷達(dá)性能更加優(yōu)越。但是受技術(shù)發(fā)展的制約,這些方案無法直接運用于毫米波雷達(dá)。本章基于前面章節(jié)所研制的微波頻率源,對毫米波雷達(dá)頻率源設(shè)計方案進(jìn)行討論,提出了一種W波段低相噪雷達(dá)頻率源設(shè)計方案。該方案利用高質(zhì)量的微波雷達(dá)頻率源信號,配合毫米波頻段倍頻和混頻器來實現(xiàn)W波段的低相噪、低雜散雷達(dá)頻率源。最終測試結(jié)果表明該方法在相位噪聲、雜散抑制以及功率平坦度等方面都達(dá)到了滿意的性能指標(biāo)。從理論和工程實踐上證明了方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：頻率合成 捷變頻 相參頻率源 線性調(diào)頻
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN958
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展14-17
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容17
• 參考文獻(xiàn)17-20
• 第二章 頻率源的基本理論20-42
• 2.1 雷達(dá)頻率源的功能20
• 2.2 基本的頻率合成方式20-29
• 2.2.1 直接頻率合成技術(shù)20-22
• 2.2.2 間接頻率合成技術(shù)22-24
• 2.2.3 直接數(shù)字頻率合成技術(shù)24-26
• 2.2.4 混合頻率合成技術(shù)26-29
• 2.3 雷達(dá)頻率源的主要性能指標(biāo)分析29-39
• 2.3.1 相位噪聲29-33
• 2.3.2 雜散輸出33-36
• 2.3.3 頻率轉(zhuǎn)換時間36-38
• 2.3.4 頻率源輸出功率大小與穩(wěn)定度38
• 2.3.5 其他指標(biāo)38-39
• 2.4 本章小結(jié)39
• 參考文獻(xiàn)39-42
• 第三章 寬帶步進(jìn)捷變頻頻率源技術(shù)研究42-70
• 3.1 課題設(shè)計指標(biāo)要求42
• 3.2 系統(tǒng)方案分析42-50
• 3.2.1 頻率合成方式分析42-44
• 3.2.2 DDS參考時鐘選擇44-45
• 3.2.3 頻率規(guī)劃及系統(tǒng)方案設(shè)計45-50
• 3.3 方案可行性論證50-52
• 3.3.1 相位噪聲估算50-51
• 3.3.2 雜散頻譜估算51-52
• 3.3.3 頻率轉(zhuǎn)換時間估算52
• 3.4 寬帶步進(jìn)捷變頻頻率源電路研制52-62
• 3.4.1 DDS倍頻模塊設(shè)計53-57
• 3.4.2 本振電路設(shè)計57-60
• 3.4.3 擴(kuò)頻電路模塊設(shè)計60-62
• 3.5 頻率源指標(biāo)測試與分析62-68
• 3.5.1 頻率源實物圖62-64
• 3.5.2 頻率源測試結(jié)果64-68
• 3.6 本章小結(jié)68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 第四章 全相參脈間頻率步進(jìn)頻率源研究70-93
• 4.1 脈間頻率步進(jìn)雷達(dá)簡介70-73
• 4.1.1 脈間頻率步進(jìn)雷達(dá)信號波形70-71
• 4.1.2 脈間頻率步進(jìn)雷達(dá)工作原理71-73
• 4.2 全相參脈間頻率步進(jìn)雷達(dá)頻率源系統(tǒng)方案設(shè)計73-81
• 4.2.1 頻率源設(shè)計指標(biāo)73-74
• 4.2.2 頻率源設(shè)計方案74
• 4.2.3 系統(tǒng)相參性分析74-75
• 4.2.4 系統(tǒng)相位噪聲分析75-79
• 4.2.5 系統(tǒng)雜散分析79-81
• 4.3 數(shù)字單元基準(zhǔn)信號電路設(shè)計81
• 4.4 相參微波頻率源設(shè)計81-84
• 4.5 無源電路設(shè)計84-87
• 4.6 全相參脈間頻率步進(jìn)頻率源測試87-92
• 4.6.1 全相參脈間頻率步進(jìn)頻率源實物圖87-89
• 4.6.2 測試結(jié)果89-92
• 4.7 本章小結(jié)92
• 參考文獻(xiàn)92-93
• 第五章 線性調(diào)頻脈沖雷達(dá)頻率源研究93-113
• 5.1 線性調(diào)頻脈沖信號基本理論93-97
• 5.1.1 線性調(diào)頻信號基本概念93-94
• 5.1.2 線性調(diào)頻雷達(dá)工作原理94-96
• 5.1.3 線性調(diào)頻信號的線性度96-97
• 5.2 頻率源掃頻非線性影響分析97-99
• 5.3 線性調(diào)頻信號合成方式99-102
• 5.3.1 VCO直接合成方式99-100
• 5.3.2 PLL間接合成方式100-101
• 5.3.3 DDS直接合成方式101-102
• 5.4 多波形線性調(diào)頻脈沖頻率源設(shè)計102-107
• 5.4.1 指標(biāo)要求102
• 5.4.2 設(shè)計方案102
• 5.4.3 線性度分析102-103
• 5.4.4 LFM信號源設(shè)計103-106
• 5.4.5 微波本振源設(shè)計106
• 5.4.6 波形控制電路設(shè)計106-107
• 5.5 頻率源測試結(jié)果與分析107-111
• 5.5.1 頻率源實物圖107-108
• 5.5.2 頻率源測試結(jié)果108-111
• 5.6 本章小結(jié)111
• 參考文獻(xiàn)111-113
• 第六章 W波段雷達(dá)頻率合成技術(shù)方案研究113-119
• 6.1 W波段雷達(dá)頻率源方案提出113-114
• 6.2 W波段上變頻模塊設(shè)計114-115
• 6.2.1 W波段四倍頻器114
• 6.2.2 W波段混頻器114-115
• 6.2.3 W波段濾波器115
• 6.2.4 W波段放大器115
• 6.3 W波段雷達(dá)頻率源測試結(jié)果115-118
• 6.4 本章小結(jié)118
• 參考文獻(xiàn)118-119
• 第七章 結(jié)論119-121
• 7.1 本文的主要貢獻(xiàn)119-120
• 7.2 下一步工作的展望120-121
• 致謝121-123
• 攻博期間取得的研究成果123-124

  本文關(guān)鍵詞：微波毫米波雷達(dá)頻率源關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：327628