SIW六端口雷达系统射频前端电路研究

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近年来,六端口技术在微波和毫米波测量方面一直处于发展阶段,高频工作模式下,SIW结构的六端口具有低插损,高Q值的特点,可用于零中频接收机中,替代混频器,直接将射频信号解调至基带信号,改善本振泄露问题。六端口雷达本振需求功率低,成本低,易于集成,具有很大的研究意义。鉴于以上考虑,本文设计了一款工作在Ku波段,基于SIW结构的六端口线性调频连续波测距雷达,重点研究了六端口雷达的射频前端系统,本论文的研究工作主要包括:1.阐述了六端口技术的研究背景及意义,介绍了六端口接收机和SIW六端口结的发展状况,对六端口解调原理及线性调频连续波雷达测距原理进行公式分析,然后,合理规划各电路模块以及各参数选择,初步确定基于SIW结构的六端口雷达系统的方案。2.基于六端口雷达的应用,设计了一款SIW六端口结,中心频率为17.3GHz。该六端口网络由两个输出端口相位差分别为0°、90°的功分器,两个3d B定向耦合器组成,对其仿真,加工测试,实测本振与射频端口隔离度达到35d B,四个输出端口间的隔离度优于24d B。该六端口结同时满足收发隔离度要求和四个输出端隔离度设计要求,可提高线性调频连续波六端口雷达的灵敏度与信号测量的准确性。3.研制本六端口雷达系统中的发射和接收链路模块,包括对线性调频源、点频源、检波器、差分运放电路的研究设计,以及倍频、放大、混频各功能电路的实现,完成器件选型、原理分析,各模块功能调试的工作,同时完成对整个雷达系统各模块供电的电源板设计。4.完成六端口雷达系统的搭建与整机测试。研制出一套发射功率为2W的六端口雷达,能够对目标距离进行有效的探测,探测距离范围为3~100米,且该雷达系统成本低,易于集成。另外,还将本文设计的六端口结应用于测相实验中,为其搭建一个简单的系统进行测试,实验表明,可以测得模拟的发射和回波信号之间的相位差,可应用于测量目标的微小移动(毫米量级)。
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