毫米波雷達(dá)頻率源設(shè)計(jì)

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1、ＤＣ－３０８－孤化－０分類號(hào)?。牐裕危梗罚墸眨?；Ｍ０６２１（）０３０２密級(jí)：公開(kāi)編號(hào)：３口０４０５００３成都信息工程大學(xué)碩±學(xué)位論文Ｖ毫米波雷法穎率源設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)３１３０４０說(shuō)０３學(xué)院通信工程學(xué)曉學(xué)位類型囚學(xué)術(shù)型曰專業(yè)學(xué)位學(xué)習(xí)形式巧全日制Ｄ非全日制學(xué)科／領(lǐng)域電子微系統(tǒng)工程研究方向ＲＦＳＯＣ設(shè)計(jì)陳島明備巧內(nèi)巧外Ａ古一告—－－．、．．．．＾一■Ａ－i成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文毫米波雷達(dá)頻率源設(shè)計(jì)學(xué)科領(lǐng)域名稱：電子微

2、系統(tǒng)工程研究生：黃剛指導(dǎo)教師：陳昌明教授摘要毫米波具有頻帶寬、短波長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)和保密性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成功應(yīng)用在火控雷達(dá)、精密雷達(dá)跟蹤、導(dǎo)彈末端制導(dǎo)、直升機(jī)防撞以及毫米波通信等領(lǐng)域。毫米波頻率源作為雷達(dá)通信系統(tǒng)核心部件之一，其性能好壞對(duì)系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)質(zhì)量以及接收機(jī)噪聲系數(shù)、靈敏度和信噪比等關(guān)鍵指標(biāo)有著重要影響?；诖?，本文采用一種全新設(shè)計(jì)方法，利用混頻和混頻鎖相環(huán)進(jìn)行頻譜搬移和相位鎖定，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款低相噪、低雜散、窄步進(jìn)，采用脈沖壓縮體制的線性調(diào)頻(LinearFrequencyModulation，LFM)相參毫米波雷達(dá)頻率源。本方案中充分利

3、用直接數(shù)字頻率合成（DirectDigitalFrequencySynthesizes，DDS）、鎖相環(huán)（Phase-LockedLoop，PLL）技術(shù)以及FPGA技術(shù)等各自性能優(yōu)勢(shì)，有效降低了各級(jí)變頻本振信號(hào)和可變脈沖信號(hào)產(chǎn)生的難度，又在輸出頻譜和跳頻時(shí)間等關(guān)鍵指標(biāo)上取得了較高的綜合表現(xiàn)，并且通過(guò)引入DDS有效緩解了鎖定時(shí)間和輸出頻率分辨率矛盾。提出了通過(guò)改變DDS輸出頻率、PLL參考分頻比R和環(huán)路分頻比N的多重調(diào)節(jié)方法，對(duì)DDS雜散進(jìn)行有效抑制，保證了輸出頻帶內(nèi)高雜散抑制度的要求。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)總結(jié)了毫米波頻率源技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)

4、狀和發(fā)展趨勢(shì)，回顧了頻率合成技術(shù)的發(fā)展歷程，并對(duì)其性能指標(biāo)進(jìn)行了相應(yīng)的比較，分析了DDS和PLL的工作原理及特性。(2)對(duì)現(xiàn)下比較流行的三種混合式頻率合成技術(shù)DDS激勵(lì)PLL、DDS與PLL環(huán)外混頻、PLL內(nèi)嵌DDS方案進(jìn)行了相應(yīng)的理論論證和指標(biāo)分析，總結(jié)出了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上提出了一種能夠充分滿足本課題指標(biāo)要求的設(shè)計(jì)方案，即采用DDS與PLL環(huán)外混頻和上變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最終完成毫米波發(fā)射信號(hào)輸出。(3)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析和方案論證，在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)頻譜規(guī)劃、電平配置以及毫米波信號(hào)穩(wěn)定性分析，并對(duì)鏈路中關(guān)鍵本振支

5、路輸出信號(hào)相位噪聲進(jìn)行了理論分析與估算，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。(4)整機(jī)系統(tǒng)分為微波和毫米波兩個(gè)部分，分別給出了兩個(gè)子系統(tǒng)中各個(gè)電路模塊的原理圖設(shè)計(jì)、相位噪聲指標(biāo)仿真、基于ADS的PLL鎖定時(shí)間仿真、芯ii成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文片器件選型依據(jù)以及窄帶波導(dǎo)濾波器設(shè)計(jì)，并給出了系統(tǒng)軟件（DDS、PLL）設(shè)計(jì)流程，最后分析了整機(jī)系統(tǒng)的兼容性。(5)給出了整機(jī)系統(tǒng)實(shí)物圖，并對(duì)系統(tǒng)中本振信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和毫米波LFM雷達(dá)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：7.5GHz信號(hào)輸出功率14.78dBm，三次諧波抑制48.8dBc，相位噪聲-105.45dBc

6、/Hz@100kHz；基帶時(shí)鐘信號(hào)中心頻率75MHz，功率15.35dBm，相位噪聲-122.05dBc/Hz@100kHz；毫米波LFM信號(hào)帶寬10MHz，跳頻時(shí)間優(yōu)于10us，帶外抑制大于40dBc，均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。綜上所述，本課題成功設(shè)計(jì)了一款高性能、低雜散、捷變頻毫米波雷達(dá)頻率源，滿足了實(shí)際工程需要，已成功運(yùn)用于某車載毫米波氣象雷達(dá)，為其它同類頻率源設(shè)計(jì)提供了實(shí)際參考價(jià)值和借鑒意義。關(guān)鍵詞：毫米波；DDS；線性調(diào)頻；頻率規(guī)劃；FPGAiii成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文Designofamillimeterwaveradarfrequen

7、cysourceHuangGang(ElectronicMicroSystemEngineering)DirectedbyprofessorChenChangmingAbstractDuetomillimeterwave’scharacteristicsofwidebandwidth,shortwavelength,stronganti-interferenceabilityandgoodsecrecyandsoon,ithasbeenappliedtofirecontrolledradar,precisionradartracking,missi

8、leterminalguidance,helicoptercollisionavoidanceandmillimeterw