S波段雷达接收机射频前端的设计与实现

Keywords: radar receiver
frequency synthesizer
filter
LNA
目录
第一章 绪论 ..................................................................................................................... 1 1.1 雷达接收机技术简介 ......................................................................................... 1 1.2 雷达接收机的工作频率和分类 ......................................................................... 1 1.3 本文的主要工作与内容安排 ............................................................................. 3 第二章 接收机系统方案及技术参数 ............................................................................. 5 2.1 超外差式接收机 ................................................................................................. 5 2.2 零中频接收机 ..................................................................................................... 6 2.2.1 结构 ............................................................................................................ 6 2.2.2 存在的问题 ................................................................................................ 7 2.3 镜频抑制接收机 ................................................................................................. 9 2.3.1 Hartley 结构镜频抑制接收机 ................................................................. 10 2.3.1 Weaver 结构镜频抑制接收机 ................................................................. 12 2.4 数字中频接收机 ............................................................................................... 12 2.5 接收机主要技术参数 ....................................................................................... 13 2.5.1 灵敏度和噪声系数 ................................................................................. 13 2.5.2 选择性和信号带宽 ................................................................................. 14 2.5.3 动态范围和增益 ..................................................................................... 14 2.5.4 频率源的频率稳定度 ............................................................................. 15 第三章 雷达接收机系统设计 ....................................................................................... 17 3.1 接收机方案与系统参数 .................................................................................... 17 3.2 中频的选取 ....................................................................................................... 17 3.3 系统低噪声的实现 ........................................................................................... 19 3.3.1 接收机的噪声 .......................................................................................... 19 3.3.2 接收机的噪声系数 ..................................................错误！未定义书签。 3.3.3 本课题低噪声的实现 .............................................................................. 20 第四章 接收机各部件简介与器件选取 ....................................................................... 23 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 低噪声放大器 ................................................................................................... 23 射频滤波器 ....................................................................................................... 25 混频器 ............................................................................................................... 28 频率合成器 ....................................................................................................... 32 中频放大器 ....................................................................................................... 36 中频滤波器 ....................................................................................................... 41
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S 波段雷达接收机射频前端的设计与实现
Design and Implementation on RF Front-end of Radar Receiver in S Band 作 者 姓 名 学 科 门 类 提 交论文日 期
radarreceiverfrequencysynthesizerfilterlna目录第一章绪论11雷达接收机技术简介12雷达接收机的工作频率和分类13本文的主要工作与内容安排第二章接收机系统方案及技术参数21超外差式接收机22零中频接收机221结构222存在的问题23镜频抑制接收机231hartley结构镜频抑制接收机10231weaver结构镜频抑制接收机1224数字中频接收机1225接收机主要技术参数13251灵敏度和噪声系数13252选择性和信号带宽14253动态范围和增益14254频率源的频率稳定度15第三章雷达接收机系统设计1731接收机方案与系统参数1732中频的选取1733系统低噪声的实现19331接收机的噪声19332接收机的噪声系数
摘要
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摘要
随着雷达技术的快速发展，以及其在军事和民事多方面的应用，高性能的雷 达接收机越来越受到人们的关注。 本文首先对雷达接收机工作频段的划分和应用做了简单的介绍，其次对现有 接收机系统方案做了详细的描述，并分析了各种接收机结构存在的问题和现有的 一些解决方案。在分析比较现有接收机方案之后，选取具有良好灵敏度、选择性 和动态范围的超外差式结构作为本课题接收机方案。在综合考虑镜频抑制和中频 滤波的要求下，通过论证选取了合适的中频频率 70MHz。并为了达到系统噪声系 数小于 3dB 的指标要求，将射频滤波器放置在两级低噪声放大器之后，同时提高 了接收机的灵敏度。为使接收机有稳定的本振频率源，应用基于锁相环的频率合 成器技术大大提高了频率源的频率稳定度。在确定接收机方案之后，选取了合适 的器件，并详细分析了器件参数，以保证满足接收机系统指标。最后，对每个器 件设计电路图、布板、加工，进行单板测试，以确定各器件满足性能要求。然后 计算好各级增益和信号功率，级联各个模块，进行链路测试，最终得到满足要求 的高性能 S 波段雷达接收机。
关键词：雷达接收机 频率合成器 滤波器
低噪放
Abstr the rapid development of radar technology, as well as its various applications such as military and civil, high-performance radar has received more and more attention. In this paper, at first the division of the radar receiver working frequency band and its application are simply introduced, then both the existing receiver system schemes and their problems were analyzed. By comparing the existing receiver schemes, a good sensitivity, selectivity and dynamic range of super heterodyne structure was choosed as the receiver scheme in this paper. Comprehensive considering the image rejection and intermediate frequency filtering requirements, 70 MHz was selected as the intermediate frequency. The RF filter was placed behind two levels of low noise amplifier for achieving noise coefficient less than 3 dB, and improving the receiver sensitivity. In order to make the receiver have a stable oscillator, the frequency synthesizer was used as the local oscillator signals, and greatly increased the frequency source frequency stability. Then proper devices were selected to form each module. After that, the single-board test of each device was designed and tested to examine whether the device meets performance requirements or not. Finally calculating the gains and signal power of all devices, cascading each module, and making the link test, a high-performance radar receiver which meet the design requirements was obtained.
王瑞华 工学
指导教师姓名、 职务 学科、专业
卢智远 教授
生物医学工程
二○一三年三月
西安电子科技大学 创新性声明
秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期