W波段相參頻率源技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、毫米波頻率源是構(gòu)成毫米波雷達(dá)或通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，而毫米波相參頻率源能夠顯著提升系統(tǒng)的性能，而受到廣泛的關(guān)注。對(duì)相參頻率源技術(shù)的研究并將其應(yīng)用到系統(tǒng)中，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)W波段相參頻率源的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了研究，主要研究工作如下：
　　 1、本文綜述了目前相參頻率源的合成技術(shù)，指出構(gòu)建W波段相參頻率源的方式主要屬于混合式頻率合成。根據(jù)毫米波電路部分是否主要依賴(lài)于反饋回路，可以分為兩種技術(shù)方法：毫米波直接相參頻率合成

2、技術(shù)和間接相參頻率合成技術(shù)。而毫米波相參頻率源的技術(shù)指標(biāo)依賴(lài)于微波電路的指標(biāo)和電路形式的選擇。
　　 2、對(duì)于毫米波近程測(cè)速雷達(dá)而言，發(fā)射機(jī)信號(hào)會(huì)泄漏到接收機(jī)中頻頻段，其相位噪聲會(huì)嚴(yán)重影響到測(cè)速雷達(dá)的靈敏度。本文通過(guò)相關(guān)分析，提出通過(guò)提升發(fā)射機(jī)信號(hào)相位噪聲與本振信號(hào)相位噪聲的相關(guān)程度，有效的降低發(fā)射機(jī)泄露到中頻后的信號(hào)的相位噪聲，因此能夠顯著的提升系統(tǒng)的輸出信噪比。解決了相位噪聲影響雷達(dá)靈敏度問(wèn)題。該思想被成功應(yīng)用在W波段相參連

3、續(xù)波頻率源的設(shè)計(jì)中，所設(shè)計(jì)的頻率源發(fā)射頻率95 GHz，相位噪聲-90 dBc/Hz@10kHz，與相參本振混頻后，輸出泄露中頻信號(hào)相位噪聲-103 dBc/Hz@10kHz。依賴(lài)于該頻率源所設(shè)計(jì)的W波段多普勒測(cè)速雷達(dá)能夠?qū)?0 m/s～2000 m/s的近程目標(biāo)進(jìn)行速度測(cè)量，當(dāng)目標(biāo)截面積0.5 mm2，作用距離不大于10 m時(shí)，系統(tǒng)輸出信噪比大于28 dB。
　　 3、對(duì)于毫米波脈間頻率步進(jìn)雷達(dá)而言，很多參數(shù)會(huì)對(duì)雷達(dá)的高距離分

4、辨特性造成影響，其中就包括為雷達(dá)提供頻率信號(hào)的頻率步進(jìn)頻率源。本文分別對(duì)頻率源的幅度波動(dòng)、頻率誤差、雜波電平、相位噪聲、頻率切換時(shí)間以及收發(fā)相位差等參數(shù)對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的影響進(jìn)行了量化分析。分析結(jié)果有助于頻率源參數(shù)的指標(biāo)要求設(shè)定和頻率源的設(shè)計(jì)。接著對(duì)W波段相參頻率步進(jìn)頻率源進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提出了一種在用于產(chǎn)生頻率步進(jìn)信號(hào)的DDS激勵(lì)PLL電路中，可以通過(guò)修改DDS輸出波形，來(lái)縮短頻率切換時(shí)間的方法。不借助任何輔助電路，能夠使頻率切換時(shí)間達(dá)到1μs

5、，并且輸出信號(hào)的相位噪聲和雜波抑制指標(biāo)不受影響。所設(shè)計(jì)的W波段相參頻率步進(jìn)頻率源輸出信號(hào)相位噪聲-90 dBc/Hz@10kHz、雜波抑制-55 dBc、本振頻率切換時(shí)間1μs，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供高質(zhì)量的信號(hào)輸出，使得系統(tǒng)的距離分辨率達(dá)到0.6 m以上，實(shí)現(xiàn)高分辨的成像。
　　 4、除輸出頻率以外，輸出功率也是頻率源的一個(gè)重要參數(shù)，尤其發(fā)射機(jī)的輸出功率會(huì)決定系統(tǒng)的作用距離。本文提出了一種功率合成網(wǎng)絡(luò)--相參式功率合成，實(shí)現(xiàn)了W波段的