本文關(guān)鍵詞：冰層厚度探測(cè)雷達(dá)射頻前端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：21世紀(jì)以來(lái),海洋經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,逐漸成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)一個(gè)重要組成部分,海洋在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用和地位與日俱增。然而,我國(guó)沿海海域卻經(jīng)常受到海冰災(zāi)害的影響。嚴(yán)重時(shí),海冰可以封鎖航道、破壞船艦甚至推倒海洋石油平臺(tái),對(duì)海上設(shè)施造成巨大破壞,給海洋經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。為了保證冰區(qū)作業(yè)的安全和減小海洋經(jīng)濟(jì)的損失,必須對(duì)海冰進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào),而海冰監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的部分是對(duì)冰厚的精確測(cè)量。本文通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)于海冰厚度測(cè)量的相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)探冰雷達(dá)的發(fā)展過(guò)程和現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述,簡(jiǎn)單介紹了國(guó)內(nèi)外各種海冰厚度測(cè)量方法的原理并比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)合我國(guó)沿海地區(qū)薄冰的特點(diǎn),確定冰層厚度探測(cè)雷達(dá)的系統(tǒng)方案,設(shè)計(jì)了一款工作頻段為8GHz~12GHz的線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)冰層厚度探測(cè)雷達(dá),它具有低成本、低功耗、小型化的優(yōu)點(diǎn),理論分辨力可以達(dá)到3.75cm,能夠精確測(cè)量薄冰的厚度。本文對(duì)LFMCW雷達(dá)的探冰原理進(jìn)行了理論上的探討和可行性的驗(yàn)證試驗(yàn),給出了LFMCW探冰雷達(dá)系統(tǒng)的基本組成,并對(duì)其理論探測(cè)分辨力進(jìn)行了分析;根據(jù)理論和實(shí)際的要求,確定探冰雷達(dá)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)要求,根據(jù)指標(biāo)要求選擇相應(yīng)的調(diào)制周期和調(diào)制帶寬;選用高1dB壓縮點(diǎn)和低噪聲系數(shù)的功率放大器芯片和低噪聲放大器芯片,使探冰雷達(dá)系統(tǒng)具有較高的發(fā)射功率以及較大的接收動(dòng)態(tài)范圍;結(jié)合微帶線的相關(guān)理論,對(duì)PCB板材厚度、相對(duì)介電常數(shù)和射頻信號(hào)走線寬度進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì),并對(duì)射頻前端關(guān)鍵電路進(jìn)行了Cadence和ADS的級(jí)聯(lián)仿真分析,縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間和減小了設(shè)計(jì)成本,增加了硬件電路實(shí)現(xiàn)的可行性;本系統(tǒng)采用模塊化的思想,因此,探冰雷達(dá)系統(tǒng)射頻前端的每個(gè)功能電路都采用單獨(dú)的模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn),方便后期實(shí)驗(yàn)的測(cè)試和改進(jìn);完成了冰層厚度探測(cè)雷達(dá)射頻前端各個(gè)主要模塊的硬件制作、安裝與調(diào)試,并將測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,提出偏差產(chǎn)生的原因以及改進(jìn)方法。
【關(guān)鍵詞】：海冰 雷達(dá) LFMCW 分辨
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH766
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究?jī)?nèi)容以及本文結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 冰層厚度探測(cè)雷達(dá)分析15-24
• 2.1 直接測(cè)量法15-16
• 2.2 間接測(cè)量法16-23
• 2.2.1 電磁感應(yīng)測(cè)量法16-17
• 2.2.2 仰視聲納測(cè)量法17-18
• 2.2.3 脈沖雷達(dá)測(cè)量法18-20
• 2.2.4 遙感測(cè)量法20-21
• 2.2.5 LFMCW雷達(dá)測(cè)量法21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 冰層厚度探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)24-42
• 3.1 冰層厚度探測(cè)雷達(dá)方案選擇24-29
• 3.1.1 探測(cè)方案25
• 3.1.2 前期模擬實(shí)驗(yàn)25-29
• 3.1.3 探冰雷達(dá)系統(tǒng)框架圖29
• 3.2 LFMCW雷達(dá)測(cè)距原理29-31
• 3.3 探冰雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)選擇31-32
• 3.3.1 調(diào)制周期選擇31
• 3.3.2 調(diào)制中心頻率和帶寬的選擇31-32
• 3.4 射頻前端模塊32-34
• 3.4.1 調(diào)頻連續(xù)波頻率源32-33
• 3.4.2 功分器33
• 3.4.3 天線33-34
• 3.5 探測(cè)范圍34-35
• 3.6 系統(tǒng)參數(shù)35-39
• 3.6.1 噪聲系數(shù)和靈敏度35-36
• 3.6.2 動(dòng)態(tài)范圍36-37
• 3.6.3 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍37-38
• 3.6.4 S參數(shù)38-39
• 3.7 前端芯片選擇及系統(tǒng)鏈路預(yù)算39-41
• 3.8 本章小結(jié)41-42
• 第四章 射頻前端系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)42-56
• 4.1 射頻前端電路模塊42-52
• 4.1.1 LNA模塊的實(shí)現(xiàn)42-45
• 4.1.2 混頻器模塊的實(shí)現(xiàn)45-48
• 4.1.3 功率放大器模塊的實(shí)現(xiàn)48-52
• 4.2 電源電路的設(shè)計(jì)52-54
• 4.3 射頻PCB設(shè)計(jì)54-55
• 4.3.1 PCB布線設(shè)計(jì)54-55
• 4.3.2 電源去耦和接地55
• 4.3.3 射頻PCB設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 射頻前端硬件模塊的測(cè)試56-76
• 5.1 常用指標(biāo)測(cè)試方法56-59
• 5.1.1 測(cè)試設(shè)備56
• 5.1.2 射頻前端系統(tǒng)實(shí)物圖56-57
• 5.1.3 常用指標(biāo)測(cè)量方法57-59
• 5.1.4 測(cè)量注意事項(xiàng)59
• 5.2 射頻前端硬件模塊性能的測(cè)試59-69
• 5.2.1 功率放大器模塊60-62
• 5.2.1.1 增益與增益平坦度測(cè)試60
• 5.2.1.2 輸出 1dB壓縮點(diǎn)測(cè)試60-61
• 5.2.1.3 反射系數(shù)測(cè)試61-62
• 5.2.2 低噪聲放大器模塊62-64
• 5.2.2.1 增益與增益平坦度測(cè)試62
• 5.2.2.2 輸出 1dB壓縮點(diǎn)測(cè)試62-63
• 5.2.2.3 反射系數(shù)測(cè)試63
• 5.2.2.4 噪聲系數(shù)測(cè)試63-64
• 5.2.3 混頻器模塊64-69
• 5.2.3.1 變頻損耗測(cè)試64-65
• 5.2.3.2 輸入 1dB壓縮點(diǎn)測(cè)試65
• 5.2.3.3 諧波抑制比測(cè)試65-66
• 5.2.3.4 隔離度測(cè)試66-67
• 5.2.3.5 電壓駐波比測(cè)試67-68
• 5.2.3.6 中頻輸出范圍測(cè)試68-69
• 5.3 探冰雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)試69-72
• 5.3.1 輸出功率測(cè)試69
• 5.3.2 增益測(cè)試69-70
• 5.3.3 噪聲系數(shù)測(cè)試70
• 5.3.4 靈敏度測(cè)試70-71
• 5.3.5 動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試71
• 5.3.6 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試71-72
• 5.4 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)72-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-80

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