x波段多普勒测速接收机关键技术分析

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1、硕士论文X波段多普勒侧速接收机关键技术研究能够进行如下的工作:(1)微波电路的分析和综合。(2)微波电路的模拟。(3)最优化设计。(4)公差分析。AghentADs软件是为系统和电路工程师提供的，可开发各种形式的射频设计，它允许工程师定义频率范围、材料特性、参数的数量和根据用户的需要自动产生关键的无源器件模式.该软件范围涵盖了小至元器件，大到系统级的设计和分析。尤其是其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟、线性或非线性电路的综合仿真分析与优化，并可对设计结果进行成品率分析与优化，从而大大提高了复杂电路的设计

2、效率，使之成为设计人员的有效工具。微波接收机发展的趋势是采用微带混合集成电路和单片集成电路(MhnC)实现15。MNnc的采用最大限度的减小了系统的体积和复杂程度。在某些应用领域，仅用一片M入41C芯片就能构成一个接收模块，使得部件数量减小，重量大大减轻，价格大大降低，可靠性大大提高。虽然单片的采用减小了系统设计的工作量，但是要协调好所有的的单片在不同的TYL电平状态下完成不同的功能却不是一件容易的事，由于整个系统集成为一个模块，所有的腔道连成一片，一旦自激，激励起的强的电磁辐射将严重干扰其它器件的正常工作，且由于模块间

3、不能拆卸、不能单独加电测试，会给调试工作带来一定的麻烦.在X波段，满足特定商业的无线通信射频接收机的设计方案己经比较成熟，许多大的微波器件公司如川pha、Agilent、TriQuint、H而te、NEc等都对该波段的微波接收体系有许多设计方案，但基本上都集中在特定的通信系统，用于多普勒测速系统的方案相对较少，基本上都采用传统的超外差结构。本次课题的要求是设计出低成本的连续波多普勒雷达测速系统，用一次变频代替多次变频实现微波接收前端的小型化，性能能达到识别目标的需要。1.3本文的主要工作本文以微波接收机测速为应用背景，进

4、行X波段多普勒测速系统的分析与设计，进行了微波接收前端一些关键组件的设计仿真和信号处理电路的研究。在整个课题的完成过程中，作者的主要工作有:(1)利用ADS中的系统级仿真功能，对多普勒测速系统的参量进行了分析，对系统性能参量进行了评估。(2)使用ADS仿真软件进行了X波段线极化微带贴片天线的设计仿真，微带平行藕合线带通滤波器的设计仿真，X波段低噪声放大器的设计仿真，X波段微带3硕士论文X波段多普勒侧速接收机关键技术研究单平衡混频器的设计仿真.(3)进行了自动增益控制放大器的电路设计和仿真测试。(4)进行了有源滤波、脉冲整

5、形、频率测试的电路设计仿真。硕士论文X波段多普勒测速接收机关键技术研究2多普勒测速接收机的基本理论分析2.1多普勒测速原理简介多普勒效应川是波源和观察者有相对运动时观察者接收回波的频率与波源发出频率有所不同的现象。远方急驶过来的火车鸣笛声变得尖细(即频率变高，波长变短)，而离我们而去的火车鸣笛声变得低沉(即频率变低，波长变长)，就是多普勒效应的现象，同样现象也发生在私家车鸣响与火车的敲钟声。这一现象最初是由奥地利物理学家多普勒在1842年发现的。荷兰气象学家拜斯·巴洛特在1845年让一队喇叭手站在一辆从荷兰乌德勒支附近疾

6、驶而过的敞篷火车上吹奏，他在站台上测到了音调的改变。这是科学史上最有趣的实验之一。多普勒效应从19世纪下半叶起就被天文学家用来测量恒星的视向速度。现已被广泛用来佐证观测天体和人造卫星的运动。雷达对目标速度的测量主要利用电磁波照射在运动目标上时所产生的多普勒效应来进行。对雷达而言，当雷达与目标之间存在相对运动时，多普勒效应体现为回波信号的频率与发射信号的频率不相等。雷达发射电磁波信号后，当遇到一个向着雷达运动的目标时，由于多普勒效应，雷达接收到从这个目标返回的电磁波信号的频率将高于雷达的发射频率。而当雷达发射的电磁波遇到一

7、个远离雷达方向运动的目标时，则雷达收到的是低于雷达发射频率的电磁波信号。多普勒雷达正是利用两者频率之间的差值，即多普勒频移儿来实现对目标速度的测量。以下简要推导多普勒频移与发射电磁波频率fo，目标运动速度，之间的关系。为简化起见，假设雷达信号为窄带连续波信号，其发射信号表示为:5(t)=Acos(2汀儿t+几)(2.1.1)式中，fo为发射频率;汽为初相;A为振幅.在雷达发射站处接收到由目标发射的回波信号5，(t)为5，(t)=七(t一丁)=划coslZ机(t一丁)+几](2.1.2)式中，r=ZR/c，为回波滞后于发射

8、信号的时间，其中R为目标和雷达站间的距离;c为电磁波传播速度，在自由空间传播时它等于光速;k为回波的衰减系数。如果目标固定不动，则距离R为常数。回波与发射信号之间有固定相位差2机.r=2叽*ZRlc=(2二j兄)*ZR(2.1.3)它是电磁波往返于雷达与目标之间所产生的相位滞后。当目标与雷达站之间有相对运动时，则距离