K波段LFMCW雷達(dá)頻率源系統(tǒng)研究.pdf

1、FMCW雷達(dá)體制廣泛應(yīng)用于高精度測(cè)速測(cè)距雷達(dá)系統(tǒng)中。隨著微波毫米波技術(shù)日趨成熟，新技術(shù)不斷被提出，國內(nèi)外已經(jīng)有很多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)對(duì)FMCW雷達(dá)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。國外已經(jīng)有人應(yīng)用MMIC技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了E波段、W波段等毫米波FMCW雷達(dá)信號(hào)源，也有部分商用產(chǎn)品投入市場(chǎng)。總的來說，F(xiàn)MCW雷達(dá)技術(shù)正趨向于小型化，集成化，數(shù)字化。
　　 本文針對(duì)K波段LFMCW雷達(dá)應(yīng)用需求，結(jié)合實(shí)際的實(shí)現(xiàn)條件，設(shè)計(jì)了中心頻率為24GHz的

2、LFMCW雷達(dá)射頻系統(tǒng)總體方案，并完成了K波段頻率源系統(tǒng)中關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究工作，包括DDS線性掃頻源、X波段十六倍頻鏈、K波段無源二倍頻等。論文取得的主要研究進(jìn)展包括:
　　 1，根據(jù)24GHzLFMCW雷達(dá)的技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了24GHzLFMCW雷達(dá)射頻系統(tǒng)總體方案，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為幾個(gè)獨(dú)立模塊，具體設(shè)計(jì)了K波段頻率源系統(tǒng)各個(gè)部分的實(shí)現(xiàn)方案，合理地設(shè)計(jì)了模塊之間的功率電平匹配。根據(jù)高速公路測(cè)速測(cè)距雷達(dá)等實(shí)際應(yīng)用要求，

3、提出了輸出中心頻率24GHz，帶寬±100MHz的技術(shù)指標(biāo)。
　　 2，采用DDS結(jié)合上變頻技術(shù)，設(shè)計(jì)了L波段750MHzLFMCW頻率源。通過將AD9954型DDS芯片輸出與PLL輸出進(jìn)行上變頻，實(shí)現(xiàn)了中心頻率750MHz，輸出掃頻范圍747MHz至754MHz的低雜散、低相噪、線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)輸出，輸出信號(hào)功率電平約為-12dBm。
　　 3，采用肖特基二極管無源二倍頻技術(shù)結(jié)合HEMT器件有源四倍頻技術(shù)，并利用商用

4、有源二倍頻器件，設(shè)計(jì)了X波段十六倍頻鏈。在各級(jí)倍頻器件之間采用高選擇性帶通濾波器抑制不需要的諧波分量。無源二倍頻采用肖特基二極管HSMS2822實(shí)現(xiàn)，將中心頻率750MHz的信號(hào)變換至1.5GHz頻段。有源四倍頻利用HEMT三極管FHX35LG實(shí)現(xiàn)。在輸出頻率5.976GHz～6.032GHz范圍內(nèi)輸出功率介于1～3dBm之間。選用商用器件HMC368LP4E和HMC441LC3B設(shè)計(jì)了有源二倍頻器，之后由威爾金森一分三功分器分為三路輸

5、出。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，在輸入功率0～10dBm情況下，輸出頻率11.5～12.5GHz范圍內(nèi)，三路端口輸出功率大于14dBm，最大輸出功率15.6dBm，輸出功率電平在輸出頻帶范圍內(nèi)頻響性能優(yōu)良，三路輸出平衡性較好。
　　 4，采用單平衡倍頻方式，設(shè)計(jì)了K波段中心頻率24GHz的無源二倍頻器。輸入端采用環(huán)形耦合器結(jié)構(gòu)，有效抑制奇次諧波。選擇肖特基二極管DMK2790作為非線性器件，優(yōu)化設(shè)計(jì)了輸入輸出匹配及回收電路，合理地設(shè)計(jì)了輸出端

6、帶通濾波器。選用厚度0.254mm的Rogers5880作為介質(zhì)基片，通過三維電磁仿真軟件HFSS對(duì)外圍無源電路進(jìn)行優(yōu)化仿真，通過電路仿真軟件ADS對(duì)二極管根據(jù)已有參數(shù)進(jìn)行建模，并進(jìn)行整體電路的優(yōu)化仿真。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，該倍頻器在輸出頻率23.5～24.2GHz范圍內(nèi)，變頻損耗小于12dB，最小變頻損耗為9.57dB。
　　 5，在上述工作的基礎(chǔ)上，完成了X波段倍頻鏈模塊與K波段二倍頻器模塊的級(jí)聯(lián)調(diào)試。測(cè)試結(jié)果表明，在輸入747～