【摘要】：毫米波信號(hào)在雨、霧、煙等復(fù)雜環(huán)境下的傳輸損耗相比于紅外、激光而言更低,因而毫米波探測系統(tǒng)的探測能力比傳統(tǒng)的紅外探測系統(tǒng)更高。作為毫米波探測系統(tǒng)的核心,毫米波輻射計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力好、穿透力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于智能彈藥、氣象預(yù)報(bào)、天文觀測、農(nóng)業(yè)產(chǎn)量評(píng)估、環(huán)境監(jiān)測和危險(xiǎn)隱蔽物探測等諸多領(lǐng)域。作為毫米波輻射計(jì)中不可或缺的器件,毫米波低噪聲放大器能將天線接收到的高頻信號(hào)進(jìn)行放大,同時(shí)能有效抑制放大過程中的噪聲干擾,提高整個(gè)輻射計(jì)接收系統(tǒng)的噪聲性能。為此本論文設(shè)計(jì)了8mm波段毫米波輻射計(jì)低噪聲放大器,采用了三級(jí)級(jí)聯(lián)放大結(jié)構(gòu),第一級(jí)放大器使用了最小噪聲匹配設(shè)計(jì),保證低噪聲放大器的噪聲系數(shù)最小,第二級(jí)與第三級(jí)放大器使用了最大增益匹配設(shè)計(jì),保證了低噪聲放大器的整體增益。之后又單獨(dú)設(shè)計(jì)了放大器的微帶偏置網(wǎng)絡(luò),保證了放大器的穩(wěn)定性。結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的低噪聲放大器噪聲系數(shù)為1.7dB,系統(tǒng)增益達(dá)到了35dB,滿足輻射計(jì)的設(shè)計(jì)要求。毫米波混頻器能將所接收到的毫米波信號(hào)下變頻為更易處理的中頻信號(hào),為了克服高頻本振源設(shè)計(jì)難度大、制造成本高的困難,本論文采用了四次諧波混頻的方法,將所需要的本振信號(hào)頻率降為原來的四分之一,大大減小了毫米波混頻器的設(shè)計(jì)難度。諧波混頻器輸入射頻頻率34.5GHz,本振輸入頻率8.6GHz,中頻輸出頻率100MHz,主體使用反向并聯(lián)二極管管對(duì)結(jié)構(gòu),為了降低混頻過程中的變頻損耗,又分別設(shè)計(jì)了諧波反射微帶線、中頻低通濾波器、本振低通濾波器和射頻帶通濾波器,提高了混頻器對(duì)于諧波能量的利用率,有效減小了本振泄漏的發(fā)生,提高了各個(gè)端口間的隔離度。仿真結(jié)果表明混頻器變頻損耗約為11dB,各端口之間的端口隔離度均大于20dB,達(dá)到了混頻器的設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

統(tǒng)積分時(shí)間為 1s 時(shí)，輻射計(jì)靈敏度可達(dá) 0.3K，輻射計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定觀測時(shí)間可達(dá) 40s。不僅如此，在軍事領(lǐng)域我國已成功研制了多種毫米波雷達(dá)，其中主要包括用于目標(biāo)索跟蹤的 Ka 頻段毫米波雷達(dá)、用于彈著點(diǎn)校準(zhǔn)雷達(dá)和毫米波火控雷達(dá)。而在反坦克導(dǎo)領(lǐng)域，我國已經(jīng)成功研發(fā)了紅箭 9A 反坦克導(dǎo)彈，如圖 1.2 所示，其中就使用了毫米波射計(jì)進(jìn)行武器制導(dǎo)。由于毫米波先天的抗干擾能力，紅箭 9A 可以在大霧、沙塵、強(qiáng)熱源的復(fù)雜環(huán)境下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有效跟蹤制導(dǎo)。通過毫米波和紅外等多模傳感器進(jìn)行復(fù)合測，大大增加了反坦克導(dǎo)彈在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下的探測、識(shí)別能力，因此紅箭 9A 的探測別的距離可達(dá)兩千米以上，，具有優(yōu)秀的全天候、復(fù)雜環(huán)境作戰(zhàn)能力。80 年代后我國才開始著手進(jìn)行毫米波探測技術(shù)的研究，雖然起步較晚，但已經(jīng)在氣遙感、天文觀測、環(huán)境檢測以及武器制導(dǎo)等領(lǐng)域取得顯著成果。但由于研發(fā)經(jīng)費(fèi)不足微波集成芯片工藝水平等條件限制，國內(nèi)對(duì)于毫米波輻射計(jì)的研究大部分停留在傳統(tǒng)超外差式結(jié)構(gòu)且集成度不高，與國外相比還有一定差距，因此在毫米波頻段的探測設(shè)備國仍將以混合集成電路為主，但是隨著我國經(jīng)濟(jì)水平和科研水平的不斷發(fā)展，在毫米波測領(lǐng)域我國必將完成電路全單片化，并研制實(shí)現(xiàn)工作在更高頻段的毫米波探測系統(tǒng)。

統(tǒng)積分時(shí)間為 1s 時(shí)，輻射計(jì)靈敏度可達(dá) 0.3K，輻射計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定觀測時(shí)間可達(dá) 40s。不僅如此，在軍事領(lǐng)域我國已成功研制了多種毫米波雷達(dá)，其中主要包括用于目標(biāo)索跟蹤的 Ka 頻段毫米波雷達(dá)、用于彈著點(diǎn)校準(zhǔn)雷達(dá)和毫米波火控雷達(dá)。而在反坦克導(dǎo)領(lǐng)域，我國已經(jīng)成功研發(fā)了紅箭 9A 反坦克導(dǎo)彈，如圖 1.2 所示，其中就使用了毫米波射計(jì)進(jìn)行武器制導(dǎo)。由于毫米波先天的抗干擾能力，紅箭 9A 可以在大霧、沙塵、強(qiáng)熱源的復(fù)雜環(huán)境下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有效跟蹤制導(dǎo)。通過毫米波和紅外等多模傳感器進(jìn)行復(fù)合測，大大增加了反坦克導(dǎo)彈在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下的探測、識(shí)別能力，因此紅箭 9A 的探測別的距離可達(dá)兩千米以上，具有優(yōu)秀的全天候、復(fù)雜環(huán)境作戰(zhàn)能力。80 年代后我國才開始著手進(jìn)行毫米波探測技術(shù)的研究，雖然起步較晚，但已經(jīng)在氣遙感、天文觀測、環(huán)境檢測以及武器制導(dǎo)等領(lǐng)域取得顯著成果。但由于研發(fā)經(jīng)費(fèi)不足微波集成芯片工藝水平等條件限制，國內(nèi)對(duì)于毫米波輻射計(jì)的研究大部分停留在傳統(tǒng)超外差式結(jié)構(gòu)且集成度不高，與國外相比還有一定差距，因此在毫米波頻段的探測設(shè)備國仍將以混合集成電路為主，但是隨著我國經(jīng)濟(jì)水平和科研水平的不斷發(fā)展，在毫米波測領(lǐng)域我國必將完成電路全單片化，并研制實(shí)現(xiàn)工作在更高頻段的毫米波探測系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN722.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2689630