6.5GHz烟条密度在线测量系统的射频前端设计

摘要

本文研究设计了一款烟条密度在线检测系统的射频前端部分,包含圆柱谐振腔、扫频信号源和检波电路。
　　在谐振腔检测物料密度的算法中,物料介电常数是连接物料密度和谐振腔参数的中间量。文中讨论了物料密度和介电常数的关系;讨论了谐振腔微扰法测量介电常数的原理。介绍了物料密度和谐振腔参数的具体算法。分析表明:获得了谐振腔烟条密度变化后产生的频率偏移量和3dB带宽数据后,就可以方便的计算烟条的密度。在分析总结测量理论后,提出了系统的总体设计方案,并讨论了在工程实践中便于使用的密度计算方法。
　　应用ANSYS HFSS仿真软件仿真研究,得到了微波圆柱谐振腔具体的参数和激励方式,并进行了谐振模式的选择、谐振腔的设计、加工、及调试。实验结果表明,谐振腔很好了满足系统的设计指标。扫频信号源使用锁相环芯片ADF4113HV和VCO,通过运放电路实现扫频功能,由于该方案具有电路各单元构成简单,结构紧凑,扫频频率高等特点,可实现稳定的锁频输出和扫频功能。检波管电路设计中,所选检波芯片自带的温度补偿能力改善了的工作中温度漂移带来的测量精度问题。
　　通过整体测试,本文设计的射频前端部分工作良好,性能稳定,且便于调试和维护,为将来的进一步工作奠定良好的基础。

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第一章 绪论

1.1 微波检测的特点

1.2 微波检测的应用

1.3 烟支密度检测国内外研究现状

1.4 本文的主要工作和工作安排

第二章 密度湿度测量原理

2.1 物料介电常数与密度的关系

2.2 谐振腔微扰原理

2.3 密度湿度算法

第三章 射频前端方案设计

3.1 射频前端总体设计方案

3.2 温度对系统的影响

3.3 密度湿度算法在检测系统中的应用

第四章 谐振腔设计与调试

4.1 谐振腔形状和工作模式

4.2 激励方式耦合结构

4.3 谐振腔结构的仿真和优化

4.4 谐振腔选材和加工

4.5 实物测试和结果分析

第五章 信号源设计与调试

5.1锁相环基本原理

5.2 VCO和PLL芯片的选择

5.3 外围电路设计

5.4 信号源设计

5.5 结果分析

第六章 检波管设计与调试

6.1检波管的工作原理

6.2 AD8317检波管介绍

6.3 检波管PCB设计与测试

6.4GHz

6.4 结果分析

第七章 系统整体调试

7.1 系统连接和测试

7.2结果分析

第八章 总结

致谢

研究生期间的科研成果