ka波段vco设计及闭环线性校正

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1、硕士论文Ka波段VCO设计及闭环线性校正表1．2．1国外LFMCW雷达VCO的线性度摘要年代作者线性度(％)调频带宽(MHz)中心频率(GHz)198lSolieO．244251982Hame0．02501401985NorsWorthyO．05100050．51986Nitardy0．1500451987I．,aDge0．4500351987Vorob’ev2．010037．51988WilliamsO．1941988GlynnO．15001990Henderson0．003350351986年，Ni

2、tardy描述了一种线性度校正技术，所用的源为Gunn管振荡器，中心频率为45GHz，电调带宽为500MHz，电调周期为2～45us，校正后的线性度为O．1％。而Norworthy于1985年在同样的器件上实现了中心频率为50．5GHz，带宽为IGHz，电调线性度为O．05％的线性度校正。1987年M．Lange等研制的直升机高度计采用了动态线性度校正技术，FMCW源中心频率为35GHz，电调带宽为500MHz，校正后的线性度为O．4％。国内方面．文献【3】报道了由成本较低的封装FET管和变容管采用微带

3、集成电路设计出工作于9．5GHz～10．5GI-Iz无需外加校正电路电调线性度优于O．8％的VCO；文献【4】报道了采用开环预校正的方法实现Kh波段VCO在490MHz带宽内线性度达到O．29％；文献【5】报道的利用锁相技术和延迟线结合改善线性度这一新思路，结构上采用高密度组装、SMT等技术研制得到了Ka波段500MHz电调带宽VCO的线性度达到O．01％：文献【6】=报道了利用开环线性预校正结合闭环模拟线性较正的方法将3mm波Gtmn振荡器大于10％的最大原始非线性校正到约0．01％。1．3本文的主要

4、工作本文围绕一弹上毫米波调频连续波测距系统的研究课题展开，完成了Ka波段VCO的研制，并对其进行非线性校正。文章的主要内容概括如下：第一章：简单介绍毫米波调频连续波测距系统工作原理，提出本文待设计的VCO的技术指标，并简要介绍国内外对VCO线性校正状况。第二章：在前人工作基础上完成K丑波段VCO设计：讨论Gunn氏管和变容管的工作机理和电路模型，采用纵向排列并联双柱变容管电调GunnVCO的结构形式、减高模式的主振腔结构，并在保证输出质量的前提下尽量减小波导腔的长度，在此基础硕士论文Ka波段VCO设计及

5、闭环线性校正上完成Ka波段VCO的研制及测试工作；第三章：分析VCO电调线性度对调频测距系统距离分辨率的影响，系统探讨了几种线性校正方案基本原理，比较各种校正方法的优劣，试图找到符合本次应用背景的最合适的校正方法。第四章：选择闭环模拟校正网络完成对第二章所设计VCO的校正工作：确定锁相扫频环路的指标，并完成其关键电路的设计，包括环路滤波器、三角波发生器等，完成系统搭建，使得校正后VCO的线性度达到O．3％，满足系统指标。4硕士论文Ka波段VCO设计及fIj环线性校正2毫米波压控振荡器理论基础及设计2．1

6、概述毫米波压控振荡器是毫米波系统的关键部件，广泛应用于FMCW雷达、捷变频雷达、多信道频率捷变保密通信以及自动测试系统等。微波固态源国际市场调查及预测表明：自八十年代后期起，压控振荡器的市场需求超出其它形式振荡器而居于主导地位，并在以后相当长时间内仍有大幅度的增长趋势【_”。振荡器件、调谐器件和负载通过无源网络连接在一起构成压控振荡器。目前振荡源大致有真空管器件和固态器件两大类。真空管器件有速调管、磁控管、返波管和回旋管等，虽然它们有工作频率高、输出功率大、效率高、稳定性好等优点，但其昂贵的成本、复杂的

7、供电、庞大的体积、较短的寿命使其不能适应微型化和军用的要求。现在的振荡源多采用固态器件，包括微波晶体管，渡越时间器件，转移电子器件，量子电子器件等，随着近年来电路工艺的不断改进，此类振荡源的性能已有很大的提高。在毫米波段，多采用场效应晶体管(FET)、渡越时间器件和转移电子器件(Gurm管)。其中FET管本身并不是负阻器件，往往需要和一定的反馈电路相联系才能表现出负阻特性。由于受载流子运动速度以及渡越时间的限制，FET振荡器只能工作在毫米波段的低端(100GHz以下)。渡越时问器件可工作在150GHz的

8、频段(即整个毫米波波段)，且具有输出功率大、器件易于外界电路匹配等优点，但由于转移电子效应二极管振荡器的噪声要远小于前者，且工作频带宽的优点使得在VCO振荡源选择上转移电子器件有着相当好的市场。国内的Gunn器件性能最好的当属C3-aAsGunn器件，它在6mm频段的输出功率可达100row左右。但随着其频率进一步上升，其输出功率会急剧下降。如商品性的94Gl-IzGunn二极管振荡源的功率也只有20row左右。压控振荡器的调谐方式有两种[