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船用导航雷达信号源测试系统设计

作　者: 任飞飞
导　师: 王占平
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 导航雷达 锁相 相位噪声 混频 变频增益
分类号: TN959
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


船用导航雷达(marine radar)是保障船舶航行的一种重要雷达。它在船舶近海定位、引导船舶进出港口、窄航道航行以及在防止碰撞中均发挥着重要作用。其中,频率源是船用导航雷达中的重要部件,它的性能好坏直接影响着船用导航雷达的性能好坏。在船用导航雷达频率源的生产和维修过程中,研制一种低成本、高可靠、使用简便的频率源性能指标测试系统具有明确的使用价值,对当前提高我国船用导航雷达的研制水平具有重要意义。本文提出了一种测试船用导航雷达频率源的实用测试系统方案。该方案采用一次混频技术,将射频信号变到(30～60)MHz的中频进行测试。系统设计中,混频模块是由工作在X波段的低噪放和混频器构成,其变频增益和噪声系数是设计时需重点关注的指标。本振源是基于锁相频率合成技术的步进频率源,其通过键盘输入,可调节输出频率和功率,并可将本振源的输出频率信息和功率信息通过LCD显示。本振源的低相位噪声是本振源设计主要关注的指标。考虑到测试系统的电磁兼容性能要求较高,本文对该系统中关键的射频功能模块进行了分腔设计,避免相互间的干扰影响系统的测试准确度和测试精度。同时,本文还详细分析了各个模块设计中遇到的难点及解决方案,并对该系统的各模块主要指标进行了测试,给出了相应的测试结果。测试结果分别为：基频锁相输出信号功率为(-3～+1)dBm,相位噪声优于-82dBc/Hz@1kHz；倍频后获得的本振信号频率输出频率为(9～10)GHz,功率约为(+4.8～+8.7)dBm；混频模块的工作范围为(7-14)GHz,变频增益为29dB,噪声系数为7dB,本振到中频的隔离大于50dB。最后,将频率为9.40GHz、功率为-35.73dBm的射频信号输入到测试系统进行模拟测试,输出中频信号频率40MHz,输出功率为-25.12dBm,相位噪声约为-61dBc/Hz@1kHz,杂散抑制大于30dB。根据输入输出对应关系,通过中频信号的信息可以得到输入射频相关信息。试验结果表明,本文设计的船用导航雷达频率源测试系统可以比较精确的测试出射频信号的有关信息,且成本低、可靠性高、使用简便,达到了预期的设计目标。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 引言  10-14
  1.1 研究背景与意义  10-11
  1.2 船用导航雷达频率源测试技术简介  11-13
  1.3 本文研究内容  13-14
第二章 微波频率源理论简介  14-30
  2.1 微波频率源主要指标  14-16
  2.2 锁相频率合成技术  16-24
    2.2.1 锁相环的基本工作原理  16
    2.2.2 锁相环的组成  16-21
    2.2.3 锁相环的分频模式理论简介  21-23
    2.2.4 锁相技术的应用  23-24
  2.3 直接数字频率合成技术简介  24-27
    2.3.1 直接数字频率合成原理  24-26
    2.3.2 直接数字频率合成的特点  26-27
  2.4 宽带频率合成技术简介  27-30
    2.4.1 DDS+PLL扩展频带技术  28
    2.4.2 PLL+倍频扩展频带技术  28-29
    2.4.3 基于YTO振荡器的宽带频率源技术  29-30
第三章 船用导航雷达频率源测试系统设计  30-63
  3.1 测试系统方案选择  30-33
    3.1.1 频率源设计方案选择  30-32
    3.1.2 测试模块方案的选择  32-33
  3.2 系统总体方案设计  33-35
  3.3 单片机部分设计  35-36
  3.4 锁相部分的设计  36-43
    3.4.1 锁相芯片ADF4350介绍  36-37
    3.4.2 锁相芯片输出频率的设置  37-39
    3.4.3 环路滤波器的设计  39-42
    3.4.4 锁相环整体设计  42-43
  3.5 滤波器部分设计  43-47
    3.5.1 滤波器概述  43-44
    3.5.2 滤波器电路设计  44-47
  3.6 倍频部分设计  47-48
  3.7 放大部分设计  48-50
  3.8 衰减模块  50-51
  3.9 混频模块设计  51-52
  3.10 系统的整体设计  52-59
    3.10.1 系统其它应用模块设计  52-54
    3.10.2 软件部分设计  54-58
    3.10.3 电磁兼容设计  58-59
  3.11 实物照片  59-63
第四章 系统测试结果及分析  63-76
  4.1 频率源部分  63-67
    4.1.1 频率源测试平台搭建  63-64
    4.1.2 测试结果及分析  64-67
  4.2 滤波器部分  67-70
    4.2.1 滤波器测试平台搭建  68-69
    4.2.2 测试结果及分析  69-70
  4.3 混频部分  70-73
    4.3.1 混频模块测试平台搭建  70-72
    4.3.2 测试结果及分析  72-73
  4.4 系统整体  73-76
    4.4.1 系统测试平台  73-74
    4.4.2 系统测试结果及分析  74-76
第五章 结论与展望  76-78
  5.1 结论  76-77
  5.2 展望  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-82
附录一 PLL电路版图  82-83
附录二 部分源程序代码  83-88
攻硕期间取得的研究成果  88

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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：按用途分
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