四次谐波混频X波段雷达接收机前端研究

摘要

船用导航雷达作为船舶航行安全的保证，有着良好的发展前景。船用导航雷达接收机前端包括低噪声放大器、混频器、本振源等，其作为船用导航雷达的关键器件具有非常重要的研究意义。
　　本文研究的内容是X波段船用导航雷达接收机前端，采用超外差体制，运用四次谐波混频技术，其优点在于降低了本振信号源的设计难度和成本。
　　该前端电路结构包括：低噪声放大器、四次谐波镜像抑制混频器以及本振源。低噪声放大器采用TransCom公司的FET晶体管TC2181，运用软件ADS进行两级窄带低噪声放大器仿真，利用仿真版图制作出低噪声放大器实物，设计出的放大器增益为20.5 dB。本振源采用锁相环的形式进行设计，电路包括：锁相芯片电路、参考晶振TCXO、单片机以及驱动放大器。锁相芯片采用亚诺德半导体公司的ADF4350，利用单片机控制输出频率为2.3675GHz，最后经M/A-COM公司的驱动放大器MAAL-009120将信号放大输出。设计出的锁相本振源输出功率为15.67dBm，相位噪声在偏离1kHz处优于-80dBc/Hz，远端杂散抑制优于80dBc。混频器采用四次谐波混频方式，选用并联反向肖特基二极管对HSMS8202作为混频二极管，为了使混频器有一定的镜像抑制度，混频器的电路结构采用镜像抑制的结构。电路包括：输入射频电桥、本振输入功分器、两路一样的4次谐波混频器以及中频电桥。实物测试出变频损耗为15dB，镜像抑制度为10dB。最后将低噪声放大器、混频器、本振源装入设计好的腔体中，进行整个前端的测试，得到整个前端增益为5.2dB，设计满足预期指标。
　　论文工作包括各部分电路的仿真及版图设计、腔体设计、实物电路调试等。其中，混频器的无源部分包括功分器和射频电桥采用ADS和HFSS软件进行联合仿真，低噪声放大器和混频器则采用ADS进行仿真。腔体的设计采用AutoCAD进行设计。实物电路的测试主要采用的仪器有频谱仪(HP8563E、安捷伦9320B)、信号源以及矢量网络分析仪(Anritsu34369D)等。

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第一章 引言

1 .1 研究背景与意义

1 .2 国内外研究动态及方案选择

1 .3 本文主要工作和安排

第二章 前端低噪声放大器设计

2 .1 低噪声放大器设计理论

2 .2 低噪声放大器的主要技术指标

2 .3 前端低噪声放大器的仿真

2 .4 本章小结

第三章 锁相本振源设计

3 .1 锁相环的基本原理

3 .2 锁相环的主要技术指标

3.3 芯片ADF4350介绍

3 .4 S波段锁相本振源设计

3 .5 本章小结

第四章 四次谐波镜像抑制混频器的设计

4 .1 谐波混频器的理论分析

4 .2 四次谐波混频器的仿真

4 .3 四次谐波镜像抑制混频器的仿真

4 .4 本章小结

第五章 电路测试

5 .1 X波段低噪声放大器的测试

5 .2 锁相本振源的测试

5 .3 四次谐波镜抑制混频器的测试

5 .4 接收机前端电路的测试

5 .5 本章小结

第六章 总结与展望

6 .1 总结

6 .2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果