三毫米波段高线性度调频连续波源的研究

摘要

该文首先介绍了线性调频连续波(LFMCW)雷达的原理、特点及国内外发展动态,然后对LFMCW雷达距离分辨力与调频线性度的关系进行了分析,详细阐述了线性调频源线性度校正的原理和方法,并在此基础上,进行了3mm LFMCW雷达线性度校正系统的软、硬件设计.该文采用Max+plusⅡ软件对数字闭环线性度校正系统进行了仿真分析,仿真结果表明数字闭环线性校正网络具有系统设计时间短,性能稳定的特点,并且可以得到较高的线性度.采用Systemview软件对模拟闭环线性度校正系统进行了仿真分析,仿真结果表明模拟闭环线性校正网络具有实现简单,实时性好的特点,与开环校正方法相比,稳定性很好,线性度更高.对数字闭环线性度校正系统,该文采用硬件描述语言(VHDL)实现了具体算法,并采用Max+plusII软件进行仿真,仿真结果表明用FPGA可以进行线性度校正,线性度可达到4.1/10000.最后,在仿真分析基础上,对模拟闭环线性校正网络的关键电路进行了仿真分析和设计制作,为毫米波LFMCW雷达信号源的研制提供了技术基础.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1研究背景

1.2 LFMCW雷达的工作原理

1.3 LFMCW雷达的基本工作特点

1.4 LFMCW雷达的发展现状

1.4.1当前发展动态

1.4.2 LFMCW雷达的应用

1.4.3国内外线性度校正技术介绍

1.5本文的研究工作

2 LFMCW雷达距离分辨力与调频线性度关系的理论分析

2.1 LFMCW雷达的调频线性度

2.2潜在分辨力

2.3非理想线性情况

2.4小结

3 LFMCW雷达信号源的线性度校正

3.1线性度校正的原理

3.2锁相环的基本理论

3.2.1锁相环的主要部件

3.2.2锁相环的线性化分析

3.2.3其它形式的锁相环

3.3线性度校正的实现

3.3.1电抗补偿线性校正

3.3.2开环线性度校正

3.3.3闭环线性度校正

3.4数字闭环线性度校正系统

3.4.1数字闭环线性度校正系统的工作原理

3.4.2 FPGA的校正算法

3.5模拟闭环线性度校正系统

3.5.1模拟闭环线性度校正系统的工作原理

3.5.2模拟闭环线性度校正系统环路带宽、延迟时间及阻尼系数的选择

3.6 小结

4 3mm波段高线性度LFMCW信号源系统的软件仿真

4.1数字闭环线性校正网络的Max+plusⅡ仿真

4.1.1 FPGA中各个功能模块的VHDL实现

4.1.2功能模块的时序连接

4.1.3计算机的仿真结果

4.1.4校正系统的各个组件及其参量值

4.1.5仿真结果分析

4.2模拟闭环线性校正网络的Systemview仿真

4.2.1 Systemview软件介绍

4.2.2模拟闭环线性校正网络的Systemview仿真模型建立

4.2.3仿真结果分析

4.3小结

5 3mm波段高线性度LFMCW信号源系统的具体设计及硬件实现

5.1校正系统的各个组件及其参量值

5.1.1 3mm调频源

5.1.2延迟线

5.1.3中频放大器与中频混频器

5.1.4鉴相器

5.2锯齿波发生电路

5.2.1锯齿波产生原理

5.2.2实测波形

5.3功分器的设计

5.3.1功分器的原理

5.3.2功分器的仿真

5.4低通滤波器的仿真与测试

5.4.1低通滤波器的仿真

5.4.2低通滤波器的测试结果

5.5环路参数与环路滤波器

5.6线性度的测量

5.7小结

结束语

致谢

参考文献