Ka波段多体制雷达接收机前端研究

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毫米波具有频带宽、穿透和抗干扰能力强的特点,被广泛应用了雷达、制导和通信等领域。毫米波雷达高分辨率和器件体积小的特点使其获得广泛应用,其中脉冲雷达对远距离目标的测量有良好的效果但存在近距离盲距;连续波体制雷达能对近距离目标实现高精度的测量,但存在发射泄漏。本文的主要工作是基于收发共用一天线的基础上,研制工作在Ka波段几种脉冲体制和连续波体制下,对目标距离和速度测量的接收机前端。本文首先分别讨论脉冲体制和连续波体制接收机方案,在脉冲体制下,通过开关来抑制发射泄漏;在连续波体制下,利用发射泄漏信号作为连续波体制的本振信号。设计了同时实现脉冲信号测距、点频连续波测速、LFMCW信号测距测速和m序列调制的BPSK信号测距的接收机前端。在确定了各种体制下收发前端的总体方案后,采用FPGA控制DDS输出各种体制下的信号产生。其次分析了DDS频谱杂散特性和PLL相位噪声后,采用FPGA控制DDS具有输出频率为120MHz的点频信号、带宽10MHz的m序列调制的BPSK信号和带宽为18.75MHz的三角波线性调频信号。在整个带宽内,DDS输出杂散抑制72dBc,X波段信号杂散抑制70dBc,8.48GHz信号的相位噪声优于-95dBc/Hz@10kHz.二本振1.475GHz的信号的相位噪声低于-104dBc/Hz@10kHz,杂散抑制75dBc。再次通过仿真研究了环路对AGC电路稳定时间的影响,设计动态范围为34dB的AGC电路。为了解决脉冲体制高灵敏度和连续波信号泄漏的矛盾,通过开关切换信道来实现不同体制下的中频链路的设计,脉冲体制下增益达到52dB,输出端P1dB的信号功率为12dBm;连续波体制下利用单管混频方式来提取差频信号。最后在各种体制下进行了系统调试和m序列的信号处理,设计出能工作在不同信号体制下的接收机前端,接收机的灵敏度为-78dBm,噪声系数为5dB和输出端信噪比为20dB。
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