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谐波雷达的工作原理是非线性结的谐波辐射特性,通过发射基波信号,接收谐波或组合波来探测非线性结目标。谐波雷达根据实际需要,不仅能获得二次或三次谐波信号,还能获得更高次的谐波信号,与常规雷达相比,可得到目标的更多信息,同时排除基波的杂散回波干扰,背景比普通雷达更好,在当今信息化战场上已是不可或缺的武器装备。根据非线性结再辐射特性,谐波雷达可以广泛的应用于国防、公安、交通和城建等事业。谐波雷达微波收发组件是谐波雷达的重要组成部分,其性能直接决定着谐波雷达的性能,因此对它的研究十分重要,具有很高的研究与开发价值。
本文根据谐波雷达的技术要求,阐述了谐波雷达微波收发前端电路的设计。通过分析、比较发射机和接收机几种常见的结构,发射机采用无调制的连续波结构,可以减小发射机的体积,接收机采用超外差结构,超外差接收机兼顾了接收机的选择性和灵敏度,性能优越,是目前使用最广泛的接收机。本文的重点内容是设计谐波雷达微波收发组件,包括接收机和发射机频率源的设计与实现、用于发射机的低噪声功率放大器的仿真设计、接收机预选滤波器的仿真设计。对于接收机预选滤波器,主要研究了传输零点对称分布时的广义切比雪夫滤波器的综合与设计,通过综合提取出耦合矩阵,由耦合矩阵与耦合系数的关系求得耦合系数,根据耦合系数和指标要求在HFSS建立同轴腔体滤波器模型并仿真优化,得出了符合指标要求的滤波器。对于低噪声功率放大器,概述了功率放大器的性能指标及设计方法,对匹配电路作了重点设计,详细给出了利用ATF54143设计第一级放大器和利用MW6S004设计第二级放大器的设计过程及仿真结果。对于频率源,概述了锁相频率合成技术,分析了锁相环的基本工作原理、稳定性及相位噪声性能,通过使用ADIsimPLL软件对锁相环环路滤波器进行设计,利用ADF4350芯片和AVR单片机 ATMEGA8设计900MHz和2470MHz锁相频率源,给出了主要设计电路及测试结果。
根据各部件指标要求查阅相关芯片资料,选用MMIC实现了微波收发前端电路的设计。通过对收发前端电路的测试,给出了测试结果。发射前端电路在900MHz处的发射功率为30dBm,接收机前端电路的增益为13dBm,动态范围可达到50dB,测试结果满足设计指标。