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Ku波段测速雷达前端技术研究

作　者: 林伟
导　师: 冯林
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 测速雷达 前端模块 微带天线阵 低温共烧陶瓷(LTCC)技术 小型化
分类号: TN953.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


微波测速雷达通过提取多普勒频移来实现对检测目标的速度测量。与难以实现对高速新型舰艇进行准确速度测量的传统测速仪相比,微波测速雷达这样一种无接触式的测量系统能保证任何高速舰船,在任意航行姿态下,测量其与水面的相对运动速度。由于微波测速雷达功耗低、尺寸小、安装维护方便,使它很可能被广泛应用于各类船只。因此,对于船载多普勒测速雷达前端的研制工作具有重要意义。本文围绕Ku波段测速雷达前端技术展开,研究了Ku波段测速雷达前端系统及其小型化集成技术。同时本文对于测速雷达前端的无源部件也进行了研究。本文完成的主要工作如下：1、Ku波段测速雷达前端系统研究(1)分析多普勒效应的基本理论及其在舰载测速前端的特定应用。比较了不同接收体制在多普勒测速雷达中的特性优劣。(2)采用非调制连续波、正交双通道体制、零中频接收结构设计、实现和测试Ku波段测速雷达前端。通过锁相环技术获得具有高稳定度、低相噪信号源：频率为13.4GHz,相位噪声为-89.23dBc/Hz@kHz.采用单片集成IQ混频器,不但简化电路也保证了IQ两路平衡。(3)设计、实现窄波束微带收发天线阵列及其馈电结构。天线实测增益为22.5dB,E面-3dB波束宽度是8.9°；H面-3dB波束宽度是6.5°。天线阵列和测速雷达前端模块整体在相关海试中得到了满意的结果,实现了整机应用。2、Ku波段测速雷达前端小型化集成技术研究(1)研究Ku波段LTCC滤波器和天线。设计了相关LTCC互连结构：LTCC微带到带状线过渡、不同层微带到微带的过渡等。(2)设计、实现LTCC小型化测速雷达前端。采用LTCC技术将收发天线、直流供电网络埋置于基板中。收发天线通过层间互联与前端组件相连,实现了测速雷达前端模块与天线的高度集成。整体尺寸为54×50×13.6mm3,达到了小型化的目标。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 测速雷达介绍  10-11
  1.2 测速雷达前端发展动态  11-15
  1.3 课题意义和主要内容  15-16
第二章 多普勒测速雷达前端理论分析  16-20
  2.1 多普勒效应  16-17
  2.2 舰载测速雷达前端应用环境分析  17-18
  2.3 接收机结构的选取  18-20
第三章 Ku波段测速雷达前端研制  20-37
  3.1 测速前端指标、方案和理论验证  20-26
    3.1.1 信号源设计  21-24
    3.1.2 本振支路设计  24-25
    3.1.3 发射支路分析  25
    3.1.4 接收支路分析  25
    3.1.5 直流偏置网络  25-26
  3.2 混频器选取及测向原理分析  26-28
    3.2.1 混频器原理  26-27
    3.2.2 本文选用的IQ混频器及其原理介绍  27-28
  3.3 Ku波段测速前端无源器件设计  28-30
    3.3.1 功分器  28-29
    3.3.2 带通滤波器  29-30
  3.4 Ku波段测速前端布局设计与实现  30-31
  3.5 Ku波段测速前端测试与结果分析  31-37
第四章 测速雷达微带天线阵设计  37-55
  4.1 微带天线的辐射理论  37-38
  4.2 微带天线分析方法  38-40
  4.3 微带天线的馈电方式  40-42
  4.4 微带天线阵设计  42-50
    4.4.1 介质基片的选取  42-43
    4.4.2 单元天线设计  43-45
    4.4.3 天线阵馈电网络设计  45-47
    4.4.4 阵列天线设计  47-50
  4.5 微带天线阵测试与分析  50-53
    4.5.1 微带天线阵加工和装配  50
    4.5.2 微带天线阵测试结果与分析  50-53
  4.6 Ku波段测速雷达前端系统测试  53-55
第五章 LTCC技术及小型化测速雷达前端研究  55-73
  5.1 LTCC技术简介  55-56
    5.1.1 LTCC技术特点  55-56
    5.1.2 LTCC工艺流程  56
  5.2 LTCC测速雷达前端关键无源器件研究  56-67
    5.2.1 LTCC滤波器设计  56-64
    5.2.2 LTCC天线设计  64-65
    5.2.3 功分器设计  65-66
    5.2.4 层间过渡设计  66-67
  5.3 LTCC小型化测速雷达前端研制  67-73
    5.3.1 方案设计  67
    5.3.2 布局实现  67-71
    5.3.3 小型化测速雷达前端制作  71-72
    5.3.4 小结  72-73
第六章 总结  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
硕士期间的研究成果  79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达跟踪系统 > 雷达测速装置
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