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泄漏电缆导波雷达与宽带射频收发机芯片设计

作　者: 陶勇
导　师: 冉立新
学　校: 浙江大学
专　业: 物理电子学
关键词: 泄漏电缆收发机噪声系数线性度镜像抑制度
分类号: TN402
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

泄漏电缆导波雷达是一种以埋在地下的泄漏电缆作为传感器的雷达,起源于上世纪70年代。近些年来,随着雷达信号处理技术尤其是超宽带技术的发展,泄漏电缆导波雷达在安防领域的应用日益扩大。相比于其他类型的周界入侵探测系统,泄漏电缆导波雷达有着隐蔽性好、误报率低、无盲区、定位精度高等优点,因而成为当前周界入侵探测系统发展的热点。论文介绍了泄漏电缆导波雷达技术的研究背景以及研究现状,然后对泄漏电缆导波雷达系统的相关原理做了介绍,给出了一种零中频结构的系统实现方案。接着就该系统的软硬件设计进行了介绍,硬件设计包括模拟收发前端和数字基带部分电路设计,软件设计主要是FPGA内部的信号调制和解调。论文设计并实现了载波频率为40MHz的泄漏电缆导波雷达系统。在下一代的无线接入网中,泄漏电缆因其极大的带宽而拥有巨大的应用前景。远程天线、无线定位和空间选择传输等都是泄漏电缆很有潜力的领域。论文基于中芯国际0.18um CMOS工艺设计了一款宽带射频收发芯片,可以应用于泄漏电缆搭建的无线网络。同时,这款芯片也可以应用于无线传感领域,例如非接触式生命探测、微波测距等。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 泄漏电缆导波雷达概述  9-10
  1.2 泄漏电缆导波雷达研究现状  10-11
  1.3 泄漏电缆在下一代无线网络中的应用  11-12
  1.4 本文主要工作与章节安排  12-14
第2章泄漏电缆导波雷达及相关理论  14-24
  2.1 雷达测距技术  14-15
    2.1.1 调频连续波测距  14-15
    2.1.2 脉冲延迟测距  15
  2.2 常用脉冲压缩技术  15-20
    2.2.1 线性频率调制  16-17
    2.2.2 二相编码调制  17-20
  2.3 泄漏电缆导波雷达基本原理  20-21
  2.4 精确定位技术  21-22
  2.5 泄漏电缆导波雷达系统设计  22-23
  2.6 本章小结  23-24
第3章泄漏电缆导波雷达系统实现  24-34
  3.1 硬件设计  24-32
    3.1.1 芯片选型  24-25
    3.1.2 原理图设计  25-30
    3.1.3 版图设计  30-32
  3.2 软件设计  32-33
  3.3 本章小结  33-34
第4章射频收发机  34-46
  4.1 系统性能参数  34-36
    4.1.1 噪声系数  34
    4.1.2 线性度  34-36
      4.1.2.1 1dB压缩点  34-36
      4.1.2.2 三阶交调点  36
  4.2 接收机结构  36-43
    4.2.1 超外差接收机  37-38
    4.2.2 镜频抑制接收机  38-40
    4.2.3 零中频接收机  40-42
    4.2.4 低中频接收机  42-43
  4.3 发射机结构  43-45
    4.3.1 超外差发射机  43-44
    4.3.2 直接上变频发射机  44-45
  4.4 本章小结  45-46
第5章射频收发机芯片设计  46-70
  5.1 收发机整体结构  46
  5.2 巴伦  46-51
    5.2.1 电路设计  48
    5.2.2 仿真结果  48-51
    5.2.3 版图设计  51
  5.3 多相滤波器  51-56
    5.3.1 电路设计  53-54
    5.3.2 仿真结果  54-55
    5.3.3 版图设计  55-56
  5.4 混频器  56-62
    5.4.1 电路设计  58-60
    5.4.2 仿真结果  60-61
    5.4.3 版图设计  61-62
  5.5 可变增益放大器  62-67
    5.5.1 电路设计  63-65
    5.5.2 仿真结果  65-66
    5.5.3 版图设计  66-67
  5.6 驱动放大器  67-69
    5.6.1 电路设计  67-68
    5.6.2 仿真结果  68
    5.6.3 版图设计  68-69
  5.7 本章小结  69-70
第6章结束语  70-71
参考文献  71-75
攻硕期间所取得的科研成果  75

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