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3毫米波段辐射计研究

作　者: 赵刚锋
导　师: 彭树生
学　校: 南京理工大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 3毫米波段 辐射计 数字积分 口面定标 多模喇叭天线 反馈平衡平方律检波器 中频放大器 艾伦方差
分类号: TP73
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


本文研究了3毫米波段辐射计。系统设计方面，讨论了适合3毫米波段的全功率辐射计和Dicke型辐射计，分析了两种辐射计的工作原理，比较了两种辐射计的优缺点，在此基础上计算了超外差全功率辐射计的系统参数、讨论了单／双边带接收机、数字积分和口面定标等问题。在系统电路设计方面，讨论了毫米波多模喇叭天线、单端平衡阻性二极管混频器、加稳频腔的IMPATT振荡器；通过分析逆向辐射噪声对绝对定标的影响，讨论了增加隔离器的意义；在肖特基平方律检波二极管的基础上提出了反馈平衡平方律检波器；讨论了中频放大器增益计算原则和方法，设计了第一中频放大电路和主中频放大电路；根据系统灵敏度的要求设计了差分放大电路、增益控制电路、采样电路、USB接口电路、恒温电路等。数据处理方面，从FIR滤波器的角度对数字积分算法进行了分析和仿真；引入了艾伦方差来估计影响辐射计系统的噪声，推导了基-2艾伦方差算法，并对算法的有效性做了仿真，证明了用艾伦方差是估计影响系统的噪声源特性的有效途径。

全文目录


1. 绪论  8-13
  1.1 前言  8-9
  1.2 3毫米波段辐射计  9
  1.3 国内外研究动态  9-11
  1.4 本文的主要工作  11-13
2. 微波辐射计  13-17
  2.1 辐射计的种类  13-15
  2.3 Dicke型辐射计  15-16
  2.4 全功率辐射计与 Dicke型辐射计的性能比较  16-17
3. 3毫米波段辐射计系统设计  17-25
  3.1 辐射计类型  17-18
  3.2 系统参数设计  18-19
  3.3 单边带/双边带  19-20
  3.4 积分  20-21
  3.5 定标  21-25
    3.5.1 接收机定标  21-22
    3.5.2 天线定标  22
    3.5.3 口面定标  22-25
4. 系统各部分电路设计  25-48
  4.1 天线  25-27
    4.1.1 天线参数  25-26
    4.1.2 毫米波多模喇叭天线  26-27
  4.2 前端  27-32
    4.2.1 混频器及前置低噪声放大器  28-30
    4.2.2 本振  30-31
    4.2.3 隔离器  31-32
  4.3 平方律检波  32-38
    4.3.1 平方律区间  33
    4.3.2 肖特基二极管检波器  33-35
    4.3.3 反馈平衡平方律检波器  35-38
  4.4 中频放大器  38-42
    4.4.1 增益计算  38-40
    4.4.2 第一中放  40-41
    4.4.3 主中放  41-42
  4.5 增益控制  42-44
  4.6 低频放大电路  44
  4.7 采样电路  44-46
    4.7.1 采样和控制电路  45
    4.7.2 USB接口电路  45-46
  4.8 恒温电路  46-48
5. 数据分析处理  48-61
  5.1 数字积分  48-51
    5.1.1 数字积分的 FIR模型表示  48-49
    5.1.2 数字积分效果仿真  49-51
  5.2 影响系统的噪声源估计  51-61
    5.2.1 艾伦方差  52-54
    5.2.2 基-2的艾伦方差算法  54-57
    5.2.3 提取噪声源  57-61
6. 结束语  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
硕士期间发表的论文及参加的科研项目  67-68
附录 A  68-69
  A.1 艾伦方差算法程序  68-69
附录 B  69-74
  表 B.1 多模喇叭天线参数  69
  表 B.2 单端平衡二极管混频器参数  69
  表 B.3 IMPATT本振参数  69-70
  表 B.4 主中频放大器仿真结果  70
  图 B.1 IMPATT本振实物图  70-71
  图 B.2 单端平衡二极管混频器实物图  71
  图 B.3 多模喇叭天线实物图  71
  图 B.4 第一中频放大器实物图  71-72
  图 B.5 检波器评估板实物图  72
  图 B.6 平方律检波器电路原理  72-73
  图 B.7 低频放大电路原理图  73
  图 B.8 采样与控制电路原理图  73-74
  图 B.9 USB接口电路原理图  74

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 遥感技术 > 探测仪器及系统
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