毫米波有源相控阵雷达射频接收系统关键技术研究

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在毫米波相控阵雷达系统中,毫米波接收部分对系统性能起着关键性作用。随着现代通信系统和雷达的快速发展,毫米波射频接收系统正向着小型化,轻量化,固态化以及高可靠性方向发展,本文主要针对毫米波段雷达射频接收系统中部分关键技术进行研究。毫米波接收系统可以分为无源和有源两部分,本文正是从这两个方面对毫米波射频接收系统的理论和设计进行研究。  在系统的无源电路部分,自行研制了基于慢波效应的小型化微带带通滤波器,在软件HFSS中对结构进行优化设计,并且通过实际加工测试得到比较好的性能指标。其中,中心频率13.97GHz,相对带宽20%,带内起伏<1.3dB,带内驻波比<1.5,S21在11和17GHz的带外抑制>35dB,通带内插损最小为1.5dB。测试结果与国际上慢波结构的带通滤波器的相关文献相比具有频率高、尺寸小、插损小、阻带抑制度高、带宽宽等优点。  在系统的有源部分,主要针对接收系统中的收发组件(T/R组件)进行方案分析、指标分配并加工测试。毫米波收发组件作为一个高频前端的子系统,是雷达、导航、电子战和通信等系统的一个重要组成部分。通过对毫米波收发组件发射支路和接收支路的研究,选择一种较为可靠的方案来实现;然后针对加工出来的实物进行相关指标的测试,对测试结果进行分析;最后重点针对测试过程中出现的自激问题,通过对自激产生机理的分析,本文给出了其相应解决办法。T/R组件是射频接收系统的重要组件,也是本论文的主要内容。基于本设计方案的Ka波段T/R组件单只体积仅为70mm×12.5mm×12.5mm,重70克,组件相移精度小于8.0°,组件实际输出功率大于1.5W。  最后针对毫米波的测试,设计一种微带-波导的过渡结构,通过对几种过渡结构的分析最终选择E面探针结构,用Ansoft HFSS软件仿真在中心频率35.5GHz处实现低损耗低反射的性能指标,并且将软件仿真结果与算法进行比较,体现了人工神经网络算法的快速性和局部最优性。
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