S波段非线性结探测器发射模块的设计与实现

摘要

非线性结探测器是谐波雷达的一种运用,它运用非线性结的谐波再辐射特性,通过发射基波,接收来自非线性目标再辐射的谐波或组合波来达到探测目标的目的。除了非线性结目标外,一般的目标在受到电磁波照射后,不具备辐射谐波和组合波的能力,因此,与其它探测器相比,非线性结探测器具有杂波抑制能力和抗干扰能力。根据这一特性,此探测器可以广泛的应用于国防、公安、反侦察、反窃听以及机场和港口安检等方面。近年来,随着电子产品的体积愈加小型化的设计和原有产品对手机U盘等探测的盲区,亟待出现一个体积小携带方便并且功能强大探测器来满足市场需求。因此本课题在此背景下对S波段非线性结探测器进行研究,并提出发射模块设计与制作。
　　 本文主要阐述了S波段非线性结探测器发射模块电路的设计及其实现。通过对现有的发射机拓扑结构进行探讨和比较,本文采用基于锁相环的直接变频式发射机方案进行设计。此结构发射机结构简单,硬件集成度高,易于发射模块小型化。本文的重点内容对锁相频率源、功率放大器两大模块进行具体设计及实现。对于锁相频率源,简述了频率合成技术的技术指标,并对基本工作原理、噪声性能及杂散性能作了重点分析。本文通过ADI公司提供的仿真软件设计环路滤波器及ADF4350寄存器值,并采用.AVR单片机ATMEGA8将程序写入锁相环芯片ADF4350,使之输出3.36GHz频率,给出了主要设计电路及测试结果。对于功率放大器,文章概述了功率放大器的性能指标及设计方法,重点设计匹配电路,详细给出了采用AVAGO功放芯片ALM-42316进行设计仿真及PCB制作,最后给出测试结果,并对测试结果进行分析。对于滤波器,主要研究了交叉耦合腔体滤波器仿真设计方法,通过MATLAB软件编写程序提取出耦合矩阵及耦合系数,根据耦合系数和指标要求在HFSS建立腔体滤波器模型并仿真优化,得出了符合指标要求的滤波器。
　　 最后对发射模块进行整合,并进行系统仿真与测试。经测试,研制的发射模块性能基本满足指标要求。S波段非线性结探测器的发射模块的增益在26d8,输出功率大于26dBm,此结果显示本课题设计的非线性结探测器发射模块能够满足技术的要求。同时文中对系统的电磁屏蔽和兼容进行分析。