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X波段连续波雷达收发前端的设计与实现

作　者: 李昂
导　师: 杨涛
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 收发前端连续波雷达 X波段线性调频信号
分类号: TN957
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在现代化战争中，雷达已经成为了侦察探测目标不可缺少的技术手段。所以雷达性能的好坏严重影响着对侦察目标的认识，判断。由雷达信号的相关理论可知，雷达性能与信号参数之间的选取有着巨大密切的关系。线性调频连续波雷达发射的线性调频信号可以有效的增加信号带宽，实现极高的频率分辨力，以及不存在距离盲区等优势，得到了广泛的应用。首先本文通过DDS直接产生线性调频信号，通过十六次倍频和上变频技术成功产生了X波段线性调频雷达发射信号，其带宽300MHz，跳频时间达到8ns，频率分辨力达到300Hz。阐述了应用DDS芯片AD9858产生线性调频信号的原理，过程以及设计方法。再次本文对收发机原理，以及相关结构做了简要的阐述，设计了零中频接收机系统，并对相关的指标进行核算，给出设计框图，以及PCB版图，腔体设计等。接着在整个系统调试中，设计调试出特性滤波器，调试解决发射接收信号的平坦度以及出现的杂散等。最后简单介绍了锁相环技术（PLL）的工作原理，相位噪声以及杂散控制。应用芯片ADF410X系列产生了DDS所需要的时钟信号和上变频所需的本振信号，其相位噪声达到技术指标要求。在文章结尾，对本项目进行了总结，分析解决了调试过程中遇到的问题，使系统达到技术指标要求，正常工作，最后完成X波段侦察雷达收发前端一部现已交付使用。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-10
第一章绪论  10-17
  1.1 连续波雷达与调频连续波雷达  10-13
  1.2 雷达系统的收发前端  13-14
  1.3 本论文完成的任务  14
  1.4 设计实践过程中遇到的技术难点及解决方法  14-15
  1.5 论文结构和内容主要安排  15-17
第二章 X 波段发射机的设计与实现  17-38
  2.1 发射机指标及方案论述  17-18
    2.1.1 发射机的主要技术指标  17
    2.1.2 发射机方案简介  17-18
  2.2 DDS 线性调频信号产生电路与实现  18-24
    2.2.1 DDS 产生线性调频信号方案简介  18-19
    2.2.2 器件选择  19-20
    2.2.3 AD9858 的工作原理  20-21
    2.2.4 AD9858 工作时相关寄存器设定  21-24
  2.3 AD9858 与单片机之间的通信  24-27
    2.3.1 AD9858 的通信方式  24-25
    2.3.2 频率产生控制电路的实现  25-26
    2.3.3 AD9858 与单片机的通信中数据的传送  26-27
  2.4 DDS 时钟信号的输入与输出设计  27-30
    2.4.1 时钟信号的输入输出电路  27-28
    2.4.2 输出带通滤波器设计  28-30
  2.5 宽带线性调频发射信号的产生  30-38
    2.5.1 宽带线性调频发射信号产生链路  30
    2.5.2 线性调频方案与频率功率规划  30-34
    2.5.3 倍频混频模块电路版图以及实物图  34-35
    2.5.4 X 波段宽带线性调频发射电路论述  35-36
    2.5.5 宽带线性调频发射电路 PCB 版图实物图  36-38
第三章 X 波段接收机的设计与实现  38-51
  3.1 接收机指标及方案论述  38-40
    3.1.1 接收机主要技术指标  38
    3.1.2 接收机方案论述  38-40
  3.2 接收通道的器件选择  40-44
    3.2.1 系统链路概述及器件选择  40
    3.2.2 低噪声放大器  40-41
    3.2.3 数控衰减器及其控制  41-42
    3.2.4 混频器  42-43
    3.2.5 中频滤波器以及中频放大器  43-44
  3.3 接收机的相关主要指标分析计算  44-51
    3.3.1 噪声系数  44
    3.3.2 系统的线性度  44-47
    3.3.3 灵敏度  47
    3.3.4 动态范围  47-48
    3.3.5 增益分配  48-50
    3.3.6 接收通道 PCB 版图以及实物图  50-51
第四章频率综合模块的设计与实现  51-70
  4.1 锁相环的基本原理  51-53
    4.1.1 锁相环基本工作原理  51-52
    4.1.2 锁相环的相位噪声  52
    4.1.3 锁相环的鉴相杂散  52-53
  4.2 锁相环所产生频率指标及其方案  53-54
    4.2.1 所需信号及其指标  53-54
    4.2.2 方案分析  54
  4.3 DDS 参考时钟 1000MHz 频率信号的产生  54-63
    4.3.1 电路器件选择  54-57
    4.3.2 1000MHz 信号产生的方案论证  57-59
    4.3.3 ADF4106 鉴相器与单片机通信的实现  59-61
    4.3.4 ADF4106 相关寄存器配置以及送数时序  61-62
    4.3.5 参考时钟 1GHz 信号 PCB 及实物图  62-63
  4.4 本振 7040MHz 频率信号的产生  63-70
    4.4.1 器件的选择  63-66
    4.4.2 方案论证  66-67
    4.4.3 对各个寄存器的配置过程如下所示  67-68
    4.4.4 本振模块电路版图以及实物图  68-70
第五章系统装配调试测试结果  70-80
  5.1 接收发射模块的版图以及结构  70-73
  5.2 系统调试  73-76
    5.2.1 加入特性滤波器  73
    5.2.2 宽带泄漏调试  73-75
    5.2.3 系统的一些杂散处理  75
    5.2.4 系统平坦度调试  75-76
  5.3 系统测试结果  76-80
    5.3.1 频综模块测试  76-79
    5.3.2 接收通道的测量  79-80
第六章结论  80-81
致谢  81-82
参考文献  82-85

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