l波段twdr射频前端的分析与设计

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要穿墙探测雷达（TWDR）可以穿透一定厚度的非金属墙体，并对躲避在后面的目标进行探测。因而被广泛的应用到公安执法、城市巷战、消防救援、抗震救灾、安检等多个领域。本论文对穿墙雷达的射频前端进行研究和设计，对构成前端系统的超宽带Archimedes螺线天线、L波段步进频率源、收发通道等主要部件进行了设计。本论文的工作内容及创新点主要包括：1.TWDR系统的分析与设计：基于TWDR的工作原理选择其体制，确定系统指标。对系统指标进行分析，确定射频前端及其各主要部件的技术指标。2.超宽带Archimedes螺线天线的设计：仿真设

2、计了一款具有常规巴仑的Archimedes天线，针对其巴仑纵向尺寸较大的缺点，对巴仑进行改进，实现了小型化。同时，为获得单向辐射，设计天线的反射背腔。对上述小型化的背腔Archimedes天线进行了制作和测试，在0.8~3GHz宽频带内，天线的驻波比均位于2以下，天线的最大增益为7.7dBi@2.2GHz。测试结果和仿真结果基本吻合。3.L波段（1~2.024GHz）步进频率源的设计：根据TWDR系统的分析，确定步进频率源采用PLL技术来实现。在给定的技术指标条件下，选择频率源中的各个芯片：参考晶振为大普通信技术有限公司的温度补偿型晶体振荡器T10

3、A-BSBN-10.00MHz，锁相芯片为ADI公司的ADF4106，压控振荡器和功率放大器分别选择Mini-Circuits公司的ROS-2150VW和ERA-4SM+。考虑输出频点为128个，故选择有代表性的四个频点（1GHz、1.312GHz、1.712GHz、2.024GHz）进行测试。该步进频率源的实测结果：输出功率均优于10dBm，相位噪声均小于-85dBc/Hz@1kHz，锁定时间均小于150us，杂散抑制均优于50dBc。实测结果均优于提出的技术指标。4.收发通道的研究：详细研究了穿墙雷达射频前端收发通道的实现方案。由于中频很低只有

4、1.25MHz，超外差式发射机结构无法有效地抑制镜频干扰，因此采用了直接变换正交调制的发射机方案，并通过Agilent公司的仿真软件ADS对发射通道进行了总体性能的仿真。接收机采用经典的超外差结构，利用仿真软件AppCAD对链路进行预算仿真。最后，设计收发通道的原理图和PCB版图。关键词：穿墙探测雷达，射频前端，Archimedes螺线天线，步进频率源，收发通道I万方数据L波段TWDR射频前段的研究与设计ABSTRACTThrough-the-wallDetectingRadar（TWDR）canpenetrateacertainthickness

5、ofnon-metalwallorotherobstacletofindhiddentargetwhichbehindit.Thus,theyhavebeenwidelyappliedtothelawenforcementofpublicsecurity,urbanwarfare,earthquakereliefwork,securityandotherfields.Inthisthesis,westudyanddesignthrough-the-wallradarRFfront-end,includingultra-widebandArchime

6、deanspiralantenna,L-bandsteppedfrequencysourceandtransceiverchannel,whichactasthemaincomponentsoftheRFfront-end.Theworkofthisthesiscontentandinnovationpointsinclude:1.TWDRsystemanalysisanddesign:BasedonTWDRworkingprinciple,wechoosetheirsystemworksanddeterminesystemspecificatio

7、ns.Then,weanalyzeindicatorsofsystemanddeterminetheRFfront-endanditsmaincomments’technicalindicators.2.Thedesignofultra-widebandArchimedesspiralantenna:ThesimulationanddesignofArchimedesspiralantennawitharegularbalun,butitslongitudinalsizeislarger.Therefore,torealizetheminiatur

8、izationstructure,weimprovethebalun.Atthesametime,inordertoobt