三毫米波rcs测量雷达前端关键技术分析

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1、第一章绪论20世纪30年代雷达出现后，雷达目标成为雷达收、发闭合回路中的一个重要环节，人们需要了解雷达目标的更多信息，雷达散射截面RCS便是其中最重要、最基本的一个参数。60年代初发展的识别与反识别洲际导弹真、假弹头，以及80年代隐身与反隐身技术使RCS的研究出现了两次高潮【I】。随着理论研究的突破和技术的发展，RCS在军民的应用不断增加，正日渐成为雷达技术中非常重要的一环。RCS在军事应用方面可用于：研究目标的雷达散射截面目标特征及减缩技术，可用于设计隐身运动平台(如隐身飞机、军舰、导弹、和汽车等)，在精确制导系统中对目标的角闪烁、幅度起伏、多普勒噪声进行抑制，提高

2、制导精度，复现目标特征信号，可用于目标的伪装、战场诱饵设计，建立目标数学模型、进行目标仿真、雷达仿真和武器系统仿真研究，建立各类目标数据库对测量目标识别和分类。在民用方面：微波遥感对森林、矿山、海洋等目标特征识别。微波近感探测，识别地下目标；研究人体和生物的微波散射特征，进行微波诊断和治疗【21。可见，RCS是雷达探测技术与反雷达隐身技术的一个重要特征，它在军事上具有重要的战略意义。随着航空及航天技术的发展，雷达技术的进步，以及现代战争的需要，雷达目标研究的重要性在我国己显得更加突出。箔条是使用最早、应用最为广泛的无源干扰手段之一。从20世纪50年代初期开始，箔条云的

3、散射机理及其应用就得到了广泛而深入的研究，至70年代已经取得了较为成熟的理论成果，并且在实践中得到大量成功应用。定量、客观地检测由箔条干扰形成的箔条云的时间特性、频率特性和极化特性是评价箔条干扰效果的前提和基础。另一方面，RCS的测量对目标识别与分类、雷达对抗、飞行器隐身及雷达反隐身等都有重要意义，同时对现代雷达系统和具有强生存能力的飞行器的优化设计也都有实际意义。由于毫米波雷达的波束很窄，天线的旁瓣可以做得很低，使侦察和有源干扰都比较困难。因此无源干扰在毫米波段有较大的发展。目前最常用的是投放非谐振的毫米波箔片和气溶胶，对敌方毫米波雷达波束进行散射，它可以干扰较宽的

4、频段而不必事先精确测定敌方雷达的频率。为改进和提高毫米波箔条云的干扰效能，改善研究条件和研究手段，有必要、电子科技大学硕士学位论文也急需能够对毫米波箔条云干扰机理开展深入研究的相应的研究、测试环境【31。因此，作为三毫米波RCS测量系统中的重要组成部分一一三毫米波雷达前端，非常有必要进行大力发展，以促进毫米波RCS测量的精度与能力。1．1三毫米波前端的发展概况1．1．1三毫米波发射机发展概况1991年，J．Buechler等人在“CoplanarMonolithicSiliconImpartTransmitter'’一文中提到以单片工艺在109GHz实现了7mW的发射

5、功率的发射机【4】。1994年，AlbertNPergande等人在“OnewattW-bandtransmitter'’一文中提出了一种工作在94GHz的发射机(如图1．1)，由31．3GHz16等功分后三倍频到94GHz，在500MHz带宽内输出功率超过30dBm[51。+30．9E对+30dBm圳nimtmt04GHz+950MHzWf卜10图1-194GI-Iz发射机示意图1997年，Stenger,E．，Sarantos，M．等在“Aminiature,MMIConewattW-bandsolid—statetransmitter'’一文中描述了一个W波段的

6、发射机(如图1-2)，它将Ku波段的信号先倍频到Ka波段，之后16等分再三频到W波段输出，每路输出90mW，最后合成输出功率超过30dBm[6]。2第一章绪论Dm吖期审—艄g姗W-Bat诃^『nDI糯r＼撕≮删巷钎F◆辩qGete⋯一。崛刹导～一～壤拶l}昌Tr鲫朝懂Emb妇呻Lt图1．2W波段发射机结构图1998年，国内西安电子工程研究所的李亚波等人在“一种三毫米固态收发系统”一文中提到他们用脉冲调制的3mmIMPATT源作为发射信号，脉冲输出功率为8训7】。2000年，电子科技大学的吴正德等人在“3mm波相参脉冲发射组件的研究”一文中提出了基波注入锁定3mm波谐波

7、源、3mm波连续波雪崩源和两级脉冲雪崩源级联注入锁定的放大链路方案(图1．3)，提出并实施了“脉间异频防泄漏技术”，抑制了漏信号对系统工作的有害影响，最终实现当输入电平为2row的6mm波信号时，3mm波输出脉冲峰值功率大于5W，脉宽约30ns[引。谐波源-1竺兰兰6mm波脉冲输出电源I电源赢习勰连续波f末前级雪崩源l脉冲源图1-33mm波相参脉冲发射组件冲驱动源电源电子科技大学硕士学位论文1．1．2三毫米波接收机发展概况1981年，C．EHU等人在“ABroad．Band，Low．NoiseReceiveratW-Band”一文中描述了一种超外差结