3mm波段单兵雷达前端研究

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雷达是利用电磁波进行目标探测的设备。在战争年代,具备信息优势是取得作战胜利不可或缺的条件,通过应用侦察雷达来探测地面及低空活动目标,确定其位置并对目标进行分类,很快就可以全面掌握战场状态,进而采取应对措施并进行战术调整;在和平年代,侦察雷达在保护边防地区、预防走私偷渡和恐怖分子等方面也发挥着至关重要的作用,因此对于侦察雷达的研究是不能停止的。时代的进步要求雷达不仅要实现目标探测的功能,还要向着高精度、全天候、轻质量、小体积、低功耗的方向发展,而毫米波雷达的波束窄、尺寸小、重量轻、抗电磁干扰能力强、穿透烟、雨、雾能力强,因此十分适合用于单兵侦察。雷达最前端的天线对整个雷达系统性能具有很大的影响,需要重点去研究设计。由此,本文是围绕3mm波段单兵雷达前端展开的。本文中雷达发射天线和接收天线类型为卡塞格伦天线,卡塞格伦天线由于副反射面的存在相当于延长了天线焦距,径向距离短,这符合单兵雷达小体积的设计背景。考虑到馈源对反射面天线性能的重要影响,重点仿真设计了圆锥喇叭天线和锥削介质杆天线,两种天线增益、副瓣电平、照射角度等性能均符合作为反射面天线馈源的要求。设计的卡塞格伦天线增益达到40dB,波瓣宽度0.7°,副瓣电平-23dB,性能均满足设计要求,设计中在收发天线之间加设铝板起到隔离空间波传播的作用,提升了天线间的隔离度,取得了较好的效果。本文中阐述了调频连续波雷达测距和测速原理,研究了雷达收发支路的硬件组成并设计了W波段滤波器和波导-微带转换结构,依据雷达性能挑选出在工作频段、增益、噪声系数等方面满足要求的芯片,展示了各芯片的主要功能以及性能参数。通过八倍频和功率放大器获得频率和功率值满足要求的本振信号。设计中将中频信号进行上变频变频到射频信号再通过两级功率放大器进行功率放大,当输入的中频信号功率在-10dBm左右时,发射支路输出的信号功率可以达到20dBm,接收机选择超外差接收机的形式,先将接收到的回波信号第一次下变频到中频信号,再将信号进行第二次下变频实现回波信号的解调,接收支路噪声系数为5.29dB,增益达40dB。本文最后根据雷达测距原理,推导雷达方程,结合设计中的参数,对雷达目标的最大探测距离进行估算。
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