本文關(guān)鍵詞：毫米波雷達(dá)頻率源設(shè)計

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【摘要】：毫米波具有頻帶寬、短波長、抗干擾能力強和保密性好等優(yōu)點,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,其性能好壞對系統(tǒng)發(fā)射信號質(zhì)量以及接收機噪聲系數(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)計并實現(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(Linear Frequency Modulation,LFM)相參毫米波雷達(dá)頻率源。本方案中充分利用直接數(shù)字頻率合成(Direct Digital Frequency Synthesizes,DDS)、鎖相環(huán)(Phase-Locked Loop,PLL)技術(shù)以及FPGA技術(shù)等各自性能優(yōu)勢,有效降低了各級變頻本振信號和可變脈沖信號產(chǎn)生的難度,又在輸出頻譜和跳頻時間等關(guān)鍵指標(biāo)上取得了較高的綜合表現(xiàn),并且通過引入DDS有效緩解了鎖定時間和輸出頻率分辨率矛盾。提出了通過改變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。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)總結(jié)了毫米波頻率源技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,回顧了頻率合成技術(shù)的發(fā)展歷程,并對其性能指標(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)對現(xiàn)下比較流行的三種混合式頻率合成技術(shù)DDS激勵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,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)計方案,即采用DDS與PLL環(huán)外混頻和上變頻技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計,最終完成毫米波發(fā)射信號輸出。(3)對系統(tǒng)設(shè)計方案進(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穩(wěn)定性分析,并對鏈路中關(guān)鍵本振支路輸出信號相位噪聲進(jìn)行了理論分析與估算,達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)要求。(4)整機系統(tǒng)分為微波和毫米波兩個部分,分別給出了兩個子系統(tǒng)中各個電路模塊的原理圖設(shè)計、相位噪聲指標(biāo)仿真、基于ADS的PLL鎖定時間仿真、芯片器件選型依據(jù)以及窄帶波導(dǎo)濾波器設(shè)計,并給出了系統(tǒng)軟件(DDS、PLL)設(shè)計流程,最后分析了整機系統(tǒng)的兼容性。(5)給出了整機系統(tǒng)實物圖,并對系統(tǒng)中本振信號、時鐘信號和毫米波LFM雷達(dá)激勵信號進(jìn)行了相應(yīng)的測試。測試結(jié)果表明:7.5 GHz信號輸出功率14.78 d Bm,三次諧波抑制48.8 d Bc,相位噪聲-105.45d Bc/Hz@100k Hz;基帶時鐘信號中心頻率75 MHz,功率15.35 d Bm,相位噪聲-122.05d Bc/Hz@100k Hz;毫米波LFM信號帶寬10 MHz,跳頻時間優(yōu)于10 us,帶外抑制大于40 d Bc,均滿足設(shè)計指標(biāo)要求。綜上所述,本課題成功設(shè)計了一款高性能、低雜散、捷變頻毫米波雷達(dá)頻率源,滿足了實際工程需要,已成功運用于某車載毫米波氣象雷達(dá),為其它同類頻率源設(shè)計提供了實際參考價值和借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：毫米波 DDS 線性調(diào)頻 頻率規(guī)劃 FPGA
【學(xué)位授予單位】：成都信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN741;TN958
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 毫米波的特點9-10
• 1.2 頻率源技術(shù)簡介10-12
• 1.2.1 頻率源技術(shù)簡介10-11
• 1.2.2 頻率源技術(shù)對比11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究情況和發(fā)展趨勢12-17
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排17-18
• 第二章 頻率源基本工作原理及特性18-30
• 2.1 直接數(shù)字頻率合成技術(shù)工作原理及特性18-22
• 2.1.1 DDS結(jié)構(gòu)與工作原理18-20
• 2.1.2 DDS信號頻譜特性分析20-22
• 2.2 鎖相環(huán)技術(shù)工作原理及特性22-27
• 2.2.1 PLL組成結(jié)構(gòu)及原理22-24
• 2.2.2 PLL相位噪聲模型分析24-26
• 2.2.3 鎖定時間與雜散分析26-27
• 2.3 混合式頻率合成技術(shù)27-30
• 2.3.1 DDS激勵PLL方案27-28
• 2.3.2 DDS與PLL環(huán)外混頻方案28
• 2.3.3 PLL內(nèi)嵌DDS方案28-30
• 第三章 毫米波雷達(dá)頻率源系統(tǒng)方案設(shè)計與論證30-35
• 3.1 頻率源系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)30
• 3.2 頻率源系統(tǒng)方案設(shè)計與論證30-33
• 3.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與方案選擇30-32
• 3.2.2 頻率配置與電平規(guī)劃32-33
• 3.3 系統(tǒng)相位噪聲理論分析與估算33
• 3.4 毫米波信號穩(wěn)定性分析33-35
• 第四章 毫米波雷達(dá)頻率源系統(tǒng)電路設(shè)計與實現(xiàn)35-53
• 4.1 C波段全相參步進(jìn)頻率源設(shè)計35-43
• 4.1.1 C波段LFM雷達(dá)激勵源設(shè)計35-37
• 4.1.2 接收第一本振源鎖相環(huán)支路設(shè)計37-41
• 4.1.3 接收第二本振鎖相環(huán)支路設(shè)計41-42
• 4.1.4 基帶時鐘電路設(shè)計42-43
• 4.2 毫米波電路設(shè)計與實現(xiàn)43-48
• 4.2.1 毫米波本振支路設(shè)計43-45
• 4.2.2 毫米波上變頻發(fā)射支路設(shè)計45-46
• 4.2.3 毫米波波導(dǎo)濾波器設(shè)計46-47
• 4.2.4 毫米波電路電源設(shè)計47-48
• 4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計48-51
• 4.3.1 DDS軟件設(shè)計48-50
• 4.3.2 PLL軟件設(shè)計50-51
• 4.4 電磁兼容設(shè)計51-53
• 第五章 毫米波雷達(dá)頻率源系統(tǒng)測試與分析53-61
• 5.1 整機實物圖53-54
• 5.2 測試結(jié)果與分析54-60
• 5.2.1 接收第一本振源信號測試54-57
• 5.2.2 接收第二本振信號測試57-58
• 5.2.3 基帶時鐘信號測試58-59
• 5.2.4 毫米波本振信號測試59-60
• 5.2.5 毫米波LFM雷達(dá)激勵信號測試60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第六章 結(jié)論與展望61-62
• 6.1 總結(jié)61
• 6.2 下一步工作展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 作者在讀期間科研成果簡介66-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃剛;陳昌明;;毫米波通信系統(tǒng)QPSK調(diào)制器設(shè)計[J];電訊技術(shù);2015年09期

2 黃剛;陳昌明;聶海;王文才;;一種C波段跳頻頻率源設(shè)計[J];現(xiàn)代雷達(dá);2015年09期

3 李陳磊;竺小松;徐壯;;一種超寬帶線性調(diào)頻信號源的設(shè)計[J];現(xiàn)代雷達(dá);2015年08期

4 王文才;陳昌明;黃剛;;基于DDS與PLL的C波段全相參雷達(dá)頻綜設(shè)計[J];壓電與聲光;2015年03期

5 王文才;陳昌明;黃剛;;PLL驅(qū)動DDS的低相噪小步進(jìn)LFM信號源設(shè)計[J];電子器件;2015年02期

6 王文才;陳昌明;楊剛;;一種毫米波微帶帶通濾波器的設(shè)計[J];電子器件;2014年05期

7 周興建;張劍;盧建川;;一種四進(jìn)制連續(xù)相位調(diào)制新方法[J];電訊技術(shù);2014年04期

8 陳昌明;彭燁;;C波段小型化低相噪全相參頻率綜合器[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;2013年02期

9 蘆旭;郭偉;楊瑩;;基于ADF4360-9的高穩(wěn)定度頻率合成器設(shè)計[J];電子測量技術(shù);2013年01期

10 陳敏華;李江夏;時翔;楊明輝;孫曉瑋;;基于鎖定時間分析的鎖相環(huán)頻率合成器[J];微波學(xué)報;2012年01期

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本文編號：851022