微波毫米波雷達(dá)頻率源關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、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(lì)源和系統(tǒng)時(shí)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(shí)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

2、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(shí)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(jì)的頻率源工作帶寬1.016

3、GHz，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(shí)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(shí)帶寬小和距離分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。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(diǎn)，對發(fā)射激勵(lì)源和各個(gè)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?/p>

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)難度。該方案既實(shí)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)?；谠摲桨杆兄频臉悠芬殉晒\(yùn)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

5、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(diǎn)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(jì)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(shí)現(xiàn)輸出信號脈沖寬度0.5至32μs范圍內(nèi)快速可調(diào)。實(shí)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(shí)保證了輸出信號的高性

6、能指標(biāo)。
　　4.采用 DDS可以實(shí)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(yùn)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(jì)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(jì)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(shí)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