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超宽带步进频率脉冲雷达收发系统的设计与实现

作　者: 林志彬
导　师: 宋千
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 步进频率 超宽带 收发系统 快速频率切换
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


步进频率(Stepped-Frequency)雷达体制利用较小的瞬时带宽合成较大的工作带宽,解决了机载探地雷达系统必须兼有高分辨率和穿透探测性能的要求。但高机动机载平台又需要很高的脉冲重复频率和信噪比,这样对步进频率收发系统的频率切换速度和相位噪声又提出了更高的要求。本文针对低空探地雷达的应用,结合步进频率信号体制特性,开展了超宽带步进频率信号合成技术和接收机结构设计方面的研究,设计并实现了超宽带步进频率脉冲雷达收发系统。首先分析对比了三种超宽带信号体制,对脉间步进频率体制进行了分析,根据分析结果和系统使用方式,完成了收发系统的主要指标论证;其次介绍了合成超宽带信号的常见方法,分析了用于缩短频率切换时间改进PLL技术的五种方法,设计了一种利用并行分时工作结构合成快速跳序步进频率信号的方案,并对其并行分时工作结构和频率合成结构进行了详细设计;再次分析了常见步进频率接收机结构的原理和特点,设计并验证了一种相位抖动对消抑制的固定中频接收机结构方案,并基于该方案对收发系统主要模块的进行了结构设计,实现了一种高速低噪的超宽带步进频率收发系统。最后针对若干指标定义和测量存在模糊性,提出了一种步进频率切换时间的性能评估方法,并对所设计的收发系统进行了全面测试,结果表明该收发系统性能良好,可靠性高,并已经用于某机载探地雷达的联合调试。

全文目录


表目录  7-8
图目录  8-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 课题研究背景及意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-15
  1.3 本文的主要工作  15-17
第二章 收发系统的信号体制及其参数设计  17-28
  2.1 超宽带探地雷达信号体制概述  17-19
    2.1.1 冲激脉冲体制  17-18
    2.1.2 线性调频体制  18
    2.1.3 步进频率体制  18-19
  2.2 超宽带脉间步进频率信号分析  19-22
    2.2.1 脉间步进频率信号频谱分析  19-21
    2.2.2 脉间步进频率信号模糊函数分析  21-22
  2.3 超宽带步进频率收发系统的参数设计  22-27
    2.3.1 频率范围  22-23
    2.3.2 脉冲重复周期  23
    2.3.3 脉冲宽度和频率步长  23-25
    2.3.4 频率切换时间  25
    2.3.5 相位噪声和杂散  25-27
  2.4 小结  27-28
第三章 步进频率源的设计与实现  28-45
  3.1 超宽带步进频率合成技术概述  28-32
    3.1.1 DDS 技术  28-30
    3.1.2 PLL 合成技术  30-32
  3.2 锁相环技术的改进  32-36
    3.2.1 提高鉴相频率  32-33
    3.2.2 自动切换环路带宽  33
    3.2.3 频率预置技术  33-34
    3.2.4 多频段压控振荡器  34-35
    3.2.5 并行分时工作结构  35-36
  3.3 超宽带步进频率源的实现  36-44
    3.3.1 步进频率源结构  36-38
    3.3.2 频率合成器  38-44
  3.4 小结  44-45
第四章 收发系统的设计与实现  45-66
  4.1 收发系统的方案设计  45-53
    4.1.1 超宽带步进频率接收机概述  45-48
    4.1.2 一种具有相位抖动抵消效应的固定中频接收机方案  48-53
  4.2 收发系统的结构设计  53-59
    4.2.1 上变频结构  54-55
    4.2.2 中频正交解调  55-57
    4.2.3 中频本振  57-58
    4.2.4 收发系统的整体结构  58-59
  4.3 收发系统的电路实现  59-65
    4.3.1 中频本振电路  59-61
    4.3.2 正交调制电路  61-62
    4.3.3 混频电路  62-64
    4.3.4 功率控制电路  64-65
  4.4 小结  65-66
第五章 收发系统性能测试  66-78
  5.1 收发系统测试方案  66-68
    5.1.1 收发系统架构  66-67
    5.1.2 测试内容及方法  67-68
  5.2 频率源测试  68-74
    5.2.1 射频本振信号波形和频谱测试  68-71
    5.2.2 发射信号波形和频谱测试  71-73
    5.2.3 中频本振信号测试  73
    5.2.4 频率合成器锁定时间测试  73-74
  5.3 接收机性能测试  74-75
  5.4 时域脉冲压缩结果  75-77
  5.5 小结  77-78
结束语  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-84
作者在学期间取得的学术成果  84

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 雷达信号检测处理
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