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毫米波具有波长短、带宽极宽、空间分辨率高、穿透力强及能全天侯工作等优点,因而满足军事方面对雷达系统的小型化、高稳定性、保密及抗干扰能力强等方面的需求。它被广泛应用于雷达、制导及卫星通信等方面,8毫米技术及其实用化是目前急需掌握和解决的问题。毫米波T/R组件作为雷达系统的重要部分,对雷达的作用距离、抗干扰能力及系统的稳定性起关键作用。本课题主要围绕8毫米波T/R组件进行了理论分析和具体的实验研究工作,采用混合集成电路的方式研制了用于某型号雷达的8毫米T/R组件。
论文首先介绍了锁相环的工作原理及性能,采用锁相+倍频的方式完成了36GHz本振信号源的设计与实现。通过对微带线及矩形波导传输特性的理论分析,设计了微带功分器、波导-微带的过渡装置及波导膜片滤波器等无源电路。接着阐述了二极管、FET管等器件的非线性特性,设计了混频电路、倍频电路、低噪声接收电路等有源电路;采用PIN二极管做接收保护开关以及本振的通断控制,有效保护了接收部分的电路,增强了系统的路间隔离;分别采用谐振式和非谐振式电路合成的方法研制了四管合成的功率放大器。最后对调试过程中遇到的问题提出了相应的解决方法,并给出了系统的测试结果及数据分析。
测试结果表明:本课题制作的毫米波T/R组件的接收支路增益达到35分贝、噪声系数小于5、采用谐振式电路合成的四管功率合成放大器输出功率大于5瓦且合成效率大于90%,基本满足毫米波雷达的高增益、高输出功率的应用要求,可应用于高占空比的脉冲体制雷达。