毫米波辐射计天线及射频滤波器研究--_ t%2A

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1、＇密级无分类号ＴＮ８５０．７＿方知＾京ＸＩＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文题目：毫米波辐射计天线及射频滤波器研究作者：王贺涛指导教师：李静教授申请学位学科：通信与信息系统２０１８年５月１６日毫米波辐射计天线及射频滤波器研究学科：通信与信息系统研究生签字：指导教师签字：摘要毫米波辐射计利用被动接收目标辐射能量对信号进行处理和目标识别。毫米波辐射计因其独特的优势得到广泛的使用。它有较好的信号处理能力、较高的目标辨识度，因而在军事、农业、环

2、境监测等各方面具有很大的使用价值。应用于毫米波探测系统中的天线应该具有低副瓣、高增益等性能，射频滤波器应该具有低损耗、带外抑制高等性能。本文根据毫米波辐射计对射频前端的要求，对35GHz毫米波辐射计中的天线和射频滤波器模块进行了深入研究，并给出了设计方法。本论文完成的主要工作如下：首先，讨论了毫米波辐射计的研究现状，对它的发展动向有一个清晰的认知。同时对其工作原理进行研究，并将它的实际应用背景与本文研究的课题相结合，论证了本文全功率辐射计研究方案的可行性和优越性，并且给出了35GHz毫米波辐射计的主要技术指标。因为毫米波辐射计

3、系统中的前端对系统性能的好坏起决定性的作用，故重点对辐射计系统的天线和滤波器进行了深入研究。其次，分析了喇叭天线和微带天线的设计理论以及设计方法，给出了毫米波辐射计天线的主要技术指标，分别用CST和HFSS软件仿真了中心频率为35GHz的角锥喇叭天线和微带贴片天线，仿真得到的电压驻波比和增益方向图验证了角锥喇叭天线的优越性。将得到的仿真性能与毫米波辐射计天线的技术指标进行比较，喇叭天线的仿真性能可以满足毫米波辐射计天线的指标要求。然后制作了角锥喇叭天线实体，并对其回波损耗、增益、方向图和波束宽度进行了测量。天线实体的实际测量结

4、果与喇叭天线理论仿真结果大体一致，而且天线的性能较为理想，尺寸也很小，证明了该角锥喇叭天线能满足项目需求，验证了角锥喇叭天线设计方案的可行性。最后，研究了射频滤波器的设计理论和方法，给出了毫米波辐射计射频滤波器的主要技术指标。设计了一个中心频率为35GHz的平行耦合微带线带通滤波器，并用ADS软件对设计的滤波器进行仿真，由于毫米波辐射计对射频滤波器的设计指标有一定的要求，故本文对设计的滤波器仿真原理图以及带外损耗等参数进行了相关优化，最终设计出了可以满足实际项目需要的平行耦合微带线带通滤波器，同时验证了本文射频滤波器设计方法的

5、可行性和优越性。关键词：毫米波辐射计；喇叭天线；CST软件；微带天线；HFSS软件；射频滤波器；ADS软件ResearchonantennaandRFfilterofmillimeterwaveradiometerDiscipline:CommunicationandInformationSystemStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractMillimeterwaveradiometerusespassivetargetenergytoreceivesignalprocessi

6、ngandtargetrecognition.Themillimeterwaveradiometerhasbeenwidelyusedbecauseofitsuniqueadvantages.Ithasbettersignalprocessingabilityandhighertargetidentification.Therefore,itisofgreatlyvalueinmilitary,agricultureandenvironmentalmonitoring.Theantennaappliedtomillimeter

7、wavedetectionsystemissupposedtohavelowsidelobeandhighgainperformance.RFfilterissupposedtohavelowlossandextrabandrejectionperformance.AccordingtotherequirementsofmillimeterwaveradiometerforRFfront-end,theantennaandRFfiltermodulein35GHzmillimeterwaveradiometerarestudi

8、edindepthandthedesignisgiven.Themaincontentofthethesisisasfollows:Firstofall,Wehavediscussedtheresearchstatusofmillimeterwaveradiometerand