(硕士论文)Ka波段收发前端研制.pdf

摘要在毫米波系统中,收发前端对系统的性能起关键作用。本文主要对毫米波收发前端的理论和设计进行深入研究。由于系统功能上要求完成收发双工、上变频和功率放大、低噪声放大和下变频功能,且考虑到小型化和高可靠性要求,因而本文共分为六章对毫米波收发前端的理论和设计进行了详细的阐述。第一章是本文的绪论部分,本章首先论述了毫米波的特点及应用,然后对目前国内外毫米波收发前端的发展动态进行了概括。最后介绍了本课题的研究意义第二章分析了毫米波收发前端无源电路的理论设计。主要涉及到毫米波带通滤波器及波导一微带过渡。第三章着重论述了毫米波收发前端有源电路的理论设计。主要包括放大器、混频器和开关。第四章提出一种有效的毫米波收发前端的设计方案,并合理的选择和分析该方案所需器件。最后根据设计目标制作了毫米波收发前端实物。第五章对制作的毫米波收发前端实物进行了测试,并对测试结果进行分析。在最后一章,基于上述工作,提出了本文的结论部分以及对本论文的理论、关键词:毫米波收发前端,带通滤波器,波导到微带过度,放大器,混频器选用混合集成微带平面电路。及设计目标。设计结果进行了总结。
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第一章绪论毫米波的特点通常,电磁频谱分为长波、中波、短波、超短波、微波、毫米波、亚毫米波、红外和光波,不同频段的电磁波传播特性是不同的。毫米波一般指的是波长介于大气特征对毫米波频段以上的电磁波传播衰减与频率有密切关系,由于大气中氧分子和水蒸气的谐振对毫米波频率产生选择性吸收和散射,使得在毫米波频段产生四个由氧分子和水蒸气谐振引起的吸收峰行钠德试、毫米波介于微波、红外和光波之间,具有以下特征【浚撩撞ū群焱饣蛘吖獠芨玫卮┕怼⒂辍⒀毯统景5让街剩┕壤子体时衰减不大。诤撩撞ㄆ刀危纱笃械乃羝脱醴肿右鸬乃ゼ鹾推德视泄兀墒现对无线电波传播路径和大气层进行遥测和遥控的高效频谱分析。在使用相同工作频率的各种无线电系统间有较好的电磁兼容性和抗干扰能力,有利于系统保密肜迕撞ㄏ啾龋撩撞ㄆ刀蔚牟ǔじ蹋虼耍衫闷渥脊庋卣鳎天线孔径相对较小的情况下,实现更高的角分辨能力,在进行目标导航、定位和跟踪时,实现目标在空间上的更高定位精度:目标信号与无源干扰信号的比值更高,并对有源干扰具有更好的抗干扰稳定性。诤撩撞ㄆ刀危捎谕ǖ篮臀尴叩绲缱由璞傅挠性雌骷云德蚀砀恚因此具备更高的信息传输能力,尤其是提高了有源无线电定位时的距离分辨率和无源无线电定位浼的灵敏度。此外,由于多普勒频移的提高,在相参毫米波雷达系统中,可在杂波背景下实现更高的目标速度分辨率和更佳的目标可观测性。撩撞ǹ捎闷荡怼F荡砜商岣咝畔⒌拇渎剩馕R颜加萌找嬗导返微波频段的通信领域开辟了新天地,也为目标识别增加了手段。牡绱挪ǎ杂Φ钠德史段¨。附近退母龃úニゼ跸喽越闲〉拇笃按翱凇中心频率在、、附近庑按翱凇倍杂Υ矸直鹞性。
和毫米波的应用毫米波的主要缺点是在大气层中传播时频率选择性吸收和散射比较低频率上的无线电波更为严重,特别是在大气中存在水凝物和其他不均匀性条件下。因此,毫米波更适用于短程无线系统。由于毫米波的以上特性,毫米波主要应用在结构小、重量轻、分辨力高、作用距离近和具有良好多普勒处理特性的场合。而军事需求是推动毫米波系统发展毫米波雷达的优点是角分辨率高,频带宽,多普勒频移大和系统体积小,缺点是作用距离受功率器件限制大,目前大多数火控系统、地一空、空一空以及空一地导弹制导系统中的跟踪雷达均已工作在毫米波频段;用行波管提供的发射功率,可以拍摄远在千米处的卫星照片,⑸涔β剩啥千米远处的目标进行高分辨率的摄像;军用毫米波通信是战场环境下很有发展前途的通信手段,它具有波束窄、数据率高、电波隐蔽、保密和抗干扰性能好、开设迅速、使用方便灵活以及全天候工作的特点。毫米波技术和应用经过数十年的发展,已取得了令人注目的突破,但目前仍处在成长发展时期。新材料、新型元器件和传输线不断涌现以及新的制造工艺和技术将毫米波集成电路提高到新水平。成本高仍旧是制约毫米波技术大量应用的主要难题,降低成本和提高可靠性是毫米波技术重要的研究方向。纵观微波和毫米波电路技术的发展历程,从分立电路到平面集成电路,再发展到多层和三维集成电路,进而出现系统级的集成,组装和和封装技术的发展日新月异,体积、重量大幅度减小,成本降低,可靠性提高。三维集成电路以及与此相适应的电磁场仿真技术和制造技术、毫米波模块和系统的封装技术将继续发展。毫米波技术的发展促进了整机系统面貌迅速更新,为系统应用奠定了坚实基础。毫米波技术将在系统应用的低成本和高性能需求的推动下持续稳定、高速度发展,必将渗透到国民经济的各个领域。的重要因素。电子科技大学硕士学位论文
国内外研究现状和发展态势毫米波前端系统主要由发射机、接收机、信号源、基