ka波段接收前端的设计

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1、第一章引言1．1毫米波概述第一章引言毫米波是目前电子技术开拓的主要频段，在制导、雷达、通信和辐射计等方面已得到了广泛的应用。通常毫米波是指波长介于1-10mm的一段电磁波谱。在整个毫米波频段有四个传播衰减相对较小的大气窗口，它们的中心频率分别在35GHz、94GHz、140GHz和220GHz附近，所对应的带宽是16GHz、23GHz、26GHz和70GHz，任何一个毫米波窗口可用带宽几乎可以把包括微波频段在内的所有低频段容纳在内，这种宽带特性大大拓宽了现己十分拥挤的通信频谱。毫米波的特点是波束窄，保密和抗干扰能力强，容量大，容易作到图象、数字兼容和数

2、模兼容，相对来讲系统体积小、重量轻、低压供电且具有准全天候工作能力【l】。毫米波元器件与微波元器件相比尺寸小，故系统体积小、重量轻、机动性好。这些特点正是精确制导武器和各种飞行器所必需具备的。同时，短波长能实现窄波束、低副瓣，进而在目标跟踪和识别上能提供极高的的精度和良好的分辨力，能提高低仰角下的探测精度和跟踪能力而不出现严重的杂波干扰。窄波束还可提高系统的隐蔽性能和抗干扰能力。毫米波目前在军事上的应用是在雷达与制导系统和电子对抗中，包括毫米波精导武器(PGW)和精导炸弹(PGM)、侦察雷达和电子战测频系统等方面。在民用方面主要是毫米波通信，其中包括卫

3、星毫米波通信、测量雷达、车船防撞、地形测绘和射电天文方面【lJ。1．2微波、毫米波技术的发展二次大战期间，厘米波技术，即我们通常称的微波技术得到迅速发展。由于战争需要，先后研制出10cm(S波段)，3cm(X波段)和1．25cm(K波段)波长的雷达设备。前两种雷达对预防敌机空袭和提高空军夜间作战能力作出了巨大贡献，后者则是为提高目标拦截精度而设计的。20世纪40年代至今，微波在电子武器发展过程中，以至商用和民用系统中都是最为活跃和最富成果的应用技术之一。制导、雷达、导航、电子战、通信以及众多的民用系统已涉及国民经济的各个部门。可以说，微波技术目前已十分

4、成熟，尤其是上世纪70和80年代期间电子科技人学硕士学位论文发生的一场重大变革，又把微波技术推向一个新的高峰。这就是，固态器件和微波集成电路的发展导致了微波元部件乃至整个微波系统的小型化和轻型化。近十多年来，用户剧增使微波频谱出现拥挤，加之精确武器系统的发展要求促使人们把系统的工作频率往上延伸，从而导致毫米波频率的利用。20世纪40年代高精度雷达的研制，50年代和60年代后期对远距离通信系统的要求，曾经给毫米波的发展带来过一段兴奋期。之后，激光和红外技术的发展，以及人们对它们给予的厚望，使毫米波技术又跌入一段时间低谷。20世纪80年代出现的毫米波强烈复

5、苏趋势主要有两方面原因造成：一是红外和光系统的局限性，特别是它们穿透烟尘、云雾等恶劣环境和夜间工作的局限性：二是微波频谱已非常拥挤的现实。由于毫米波系统可以弥补红外和微波系统所面临的不足，因而它又进入一个重要的发展时期。过去十年，毫米波信号的产生、传输和检测都已经引起人们足够的重视。事实证明毫米波传感器的固有分辨力并不比红外和光系统差很多。与其它技术，如注入锁定技术、锁相技术以及采用多个二极管的功率合成技术相结合，就可达到传感系统最终的可用指标。1．3国内外研究和发展形势毫米波元部件和子系统一直沿着波导电路一混合集成电路一单片集成电路方向在向前发展。国

6、外40GHz以上频段几乎所有的小信号部件都可以采用某种类型的混合集成电路工艺制作，以保证系统所需要的性能特性。毫米波频段是目前军事电子技术开拓的主要频段。毫米波精确制导武器(PrecisionGuidedWeapons，PGW)和精确制导弹药(PrecisionGuidedMunitions，PGM)是当今技术先进的战术武器之一。国外有关毫米波接收前端的文献很多，例如文献【2】是一种w波段的接收机，采用共面线电路、四路接收通道，可以用在反导弹系统的末制导和特性卫星的跟踪定位上；等等。这些毫米波接收前端电路都采用平面电路，具有体积小、重量轻、可靠性高、造

7、价低的特点。美国和欧洲高性能、高可靠性的军用毫米波系统一直在向前发展，日本则在毫米波卫星民用系统研制方面取得了重大突破。至今人们已提出不少毫米波民用系统，无线局域网(LAN)和车辆防撞雷达(CarCollision．AvoidanceRadar)是潜在市场大、最有应用前景的两种民用系统。尽管毫米波有许多优点，但因不连续性和互连引起的反射、可能的封装谐振是在设计、2第一章引言制造和封装过程中应当考虑的问题。我国毫米波技术开发应用正在迅速进行。在毫米波频段，国内与国外水平的主要差距在元器件方面，国外已大量采用单片集成技术，而国内还停留在波导立体电路和混合集

8、成技术方面，影响了毫米波系统研制的进度。目前我国的GaAs技术与国际水平还有一段不小的差距，因