【摘 要】
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毫米波雷达在航空航天、舰载、无人机飞行器等领域都受到广泛的应用,频率源作为毫米波雷达的关键器件之一,因而研究和设计毫米波雷达的频率源具有重要的应用价值。低相噪的频率源可以增强雷达对速度和距离的探测精度以及成像精度。目前仪器类频率源其体积、功耗及成本均很大,不适用于舰载及航空航天环境的毫米波雷达。单纯使用锁相环或直接频率合成方式得到的频率源的远端相噪不满足大动态范围、高选择性的雷达系统对低相噪频率源
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毫米波雷达在航空航天、舰载、无人机飞行器等领域都受到广泛的应用,频率源作为毫米波雷达的关键器件之一,因而研究和设计毫米波雷达的频率源具有重要的应用价值。低相噪的频率源可以增强雷达对速度和距离的探测精度以及成像精度。目前仪器类频率源其体积、功耗及成本均很大,不适用于舰载及航空航天环境的毫米波雷达。单纯使用锁相环或直接频率合成方式得到的频率源的远端相噪不满足大动态范围、高选择性的雷达系统对低相噪频率源的需求。仅使用锁相环合成的频率源其相位噪声通常只能满足低波段雷达的应用场景需求,假使采用锁相环芯片再倍频至Ka波段,其相位噪声又不能满足Ka波段大范围、高选择性雷达系统对低相噪的需求;直接倍频的频率合成方式可实现近端低相噪,但远端相噪不满足需求,同时实现的频率范围较窄。基于以上背景,本文研究设计了一款Ka波段的低相噪频率源。为了保证远端低相噪,本文采用由谐波倍频生成的点频源搭建本频锁相环以降低远端相噪,再经多次上变频的方式设计Ka波段低相噪频率源。本课题主要分为两部分进行设计:（1）点频源部分采用谐波倍频和本频锁相环的方法实现,先利用阶跃二极管谐波倍频产生1 GHz点频信号,再通过压控声表面波振荡器（VCSO）搭建的本频锁相环改善1 GHz信号的远端相噪。（2）上变频部分采用多次倍频滤波的方式实现,先采用三次二倍频和四倍频达到Ka波段,再通过下混频实现28～29 GHz的毫米波频率源。实现了输出28～29 GHz的频率,输出功率处于-18～-20 d Bm之间,输出功率平坦度小于3 d B,频带内的杂散性能表现较好,在10 GHz带宽内杂散抑制度超过50d Bc,相位噪声在28.5 GHz频点处为-82.12 d Bc/Hz@1k Hz,-82.89 d Bc/Hz@10k Hz,-118.84 d Bc/Hz@1MHz。
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