w波段高效倍频技术分析

《w波段高效倍频技术分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第一章绪论第一章绪论1.1毫米波简介就现代微波理论和技术的研究和发展而论，微波（microwave）是指频率从300MHz至3000GHz范围内的电磁波，其波长介于1~0.1mm。这段电磁频谱包括分米波（频率从300MHz到3000MHz）、厘米波（频率从3GHz到30GHz）、毫米波（频率从30GHz到300GHz）、亚毫米波（频率从300GHz到3THz）。二战期间，微波技术得到迅速发展，在制导、雷达、导航、通信以及众多的军用或者民用系统中都得到了广泛的应用。随着现代大容量通信的需求，促使人们开拓新的频谱资源，向更高频通信的发展，毫米波正是在这样的

2、背景下越来越受到重视。毫米[1]波有如下的特性。1．似光性和似声性似光性，跟房屋、轮船、飞机等物体尺寸相比毫米波的波长要小得多，这使得毫米波的特点与几何光学相似。因此，使用毫米波工作，能使电路元件尺寸减少使系统紧凑；可以设计制成体积小、波束很窄、方向性强、增益很高的天线系统，接收来自地面或者宇宙空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体的方位和距离，分析目标的特征。似声性，当毫米波的波长与物体（如实验室中的无线电子设备）的尺寸具有相同的量级时，毫米波的特点又与声波相近。2．穿透性毫米波比其它电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。

3、毫米波能穿透物体（介质体），深入到生物体等的内部，成为医学透热疗法的重要手段；能穿透电离层，可用于星地之间的通信，同时也成为人类探测外层空间的“宇宙窗口”；能穿透云雾、雨、植被、积雪和地表，成为毫米波探测遥感的重要手段且具有全天候全天时的工作能力。3．信息性毫米波的频率很高，相对带宽不大的情况下，其可用的频带很宽，可达数百甚至上千兆赫兹，信息容量非常大，所以现代多路通信系统，包括卫星通信系统，几乎无例外地都是工作在毫米波频段。这些优点都是低频无线电波无法比拟的。1万方数据电子科技大学硕士学位论文毫米波频率在30GHz~300GHz，它在大气中的传播还具

4、备特殊的性质。毫米波在大气中传播，受气体、悬浮微粒、含水物质等影响。其中对毫米波的传播特性影响最大的是氧分子和水蒸汽，它们对不同频率的微波毫米波衰减影响不同就产生了低损耗区即“大气窗口”和高损耗区即“吸收峰”。如图1-1所示，在35GHz、94GHz、140GHz和220GHz附近，毫米波的衰减最小即“大气窗口”；在60GHz、[1]180GHz、320GHz这些频点的附近，微波衰减最大即“吸收峰”。图1-1毫米波大气衰减特性1.2毫米波的应用目前毫米波系统价格还比较昂贵，所以其绝大部分应用还是在军事领域，少[2,3]部分也用于民用，如气象卫星。毫米波

5、系统的应用主要有以下几个方面。1．毫米波雷达与制导系统雷达是利用电磁波对目标进行探测和定位。现代雷达大多数是毫米波雷达。利用毫米波工作的雷达可以使用尺寸较小的天线，获得很窄的波束宽度，以获取被测目标性质的更多信息。与低频的微波雷达相比较，在天线口径相同的情况下，毫米波雷达有更窄的波束（一般为毫弧度量级），可提高雷达的角分辨能力和测角精度，并且有利于抗电子干扰、杂波干扰和多径反射干扰等。由于工作频率高，可以得到大的信号带2万方数据第一章绪论宽和多普勒频移，有利于提高距离和速度的测量精度和分辨能力并能分析目标特征。毫米波天线口径和元器件体积小，宜于飞机、卫

6、星或导弹载用。毫米波雷达不仅用于军事，也有民用，如导航、汽车防撞和交通管制等。图1-2为博世（德国）研制的工作在77GHz的毫米波汽车防撞雷达，可检测距离为0.5m～250m。图1-2汽车防撞雷达目前，毫米波雷达制导技术已大量应用于各类导弹以及末制导炮弹、末制导迫击炮弹和末敏子母弹等武器系统上。毫米波应用于导弹制导方面的最早报道见于20世纪70年代。1978年，英国部署了采用8毫米波段毫米波雷达指令制导的长剑2地空导弹。20世纪80年代出现了多种机载导弹的雷达导引头。这类导弹引头尺寸小，作用距离短，所以常选用更高频率的毫米波频段。由于毫米波自身的特点和

7、技术优势，各国都竞相发展使用毫米波导引头的自寻的导弹。如长弓海尔法空地导弹、硫磺石反坦克导弹等。可以预见，毫米波制导技术作为全天时、准全天候的精确制导技术，将被更多的精确制导武器所使用。2．毫米波通信由于毫米波具有频率高、频带宽、信息量大的特点，所以被广泛的应用于各种通信业务，包括毫米波多路通信，毫米波中继通信、点对点通信和卫星通信等。此外，毫米波的波束窄，容易做到抗干扰和良好的保密性能。由表1-1可知，毫米波频谱资源相当丰富，大大的拓宽了目前已非常拥挤的通信频谱，给用户提供互不干扰的通道，能使通信系统更快传输更多的信息，满足人们日益对高速数据、高清图

8、像等大容量信息传输的需求，极大的方便了人们的工作与生活。星对星，星对地通信也是毫米波通信中的一