基于二次混频DPT的LFMCW雷达多目标检测和参数估计

针对LFMCW雷达中高速加速运动目标的检测问题,该文提出一种二次混频DPT处理方法。利用三角线性调频信号的调频对称性,采用上、下调频差拍信号二次混频的方法消除目标高速运动导致的跨距离单元走动现象。按距离单元进行的DPT处理可获得目标加速度和初始速度的估计。进一步重点研究了多目标存在时的参数估计问题。分析了多目标交叉项的特点,得出了一次交叉项形成有效干扰以及二次交叉项出现的条件。借助于Clean算法的思想,通过依次检测并剔除能量最强目标,有效解决了多目标参数估计问题。给出了多目标处理的主要步骤。仿真结果验证了该文方法及结论的有效性。

基于二阶采样和二次混频的全数字正交解调

在获取有采样时间差的数字I/Q信号过程中,二阶采样在采样频率、载频和采样时间差的选择上比一阶采样有更大的自由度。建立了单中频二阶采样正交解调模型,通过获取有采样时间差的数字复指数信号和利用二次混频技术,提出了一种新的采样频率与载频关系式,极大地拓展了二阶采样的采样频率、载频和采样时间差的选择范围,简化了ADC前端雷达系统设计和ADC采样过程。最后通过实验仿真与分析进行了验证。

纳米测量中的二次混频及频率跟踪技术

给出一种可用于纳米精度测量的二次混频测相技术，着重设计了其中的频率合成器．采用MAX038组成频率跟踪振荡源，理论分析和实验结果表明，信号频率在20MHz以内测相分辨率可达0．1°，且长时间工作稳定，满足超精密测量的要求．

三毫米波段二次谐波混频器

采用微带结构研制出三毫米波段二次谐波混频器.该混频器核心器件采用型号为MS8251的GaAs梁式引线肖特基势垒二极管对.根据二次谐波混频器对本振、射频和中频网络的要求,先用谐波平衡法分析出反向并联二极管对在本振信号单独激励下的大信号阻抗,由此设计出本振网络;然后模拟出该器件在大信号本振激励下的小信号射频输入阻抗,并由此设计出射频网络.还设计了三毫米波波导到微带过渡转换,整个电路设计和安装在介电常数为2.22,厚度为0.127 mm的RT/Duroid 5880基片上.当本振频率为46.3 GHz时,该混频器射频输入90～95 GHz,实测带内变频损耗小于15 dB.

GaAs肖特基二极管的250 GHz二次谐波混频器研究

基于Hammer-Head型滤波器结构,以及三维电磁软件所构建的肖特基二极管三维模型及电气模型,分别设计了250GHz悬置微带线和普通微带线的二次谐波混频器。通过仿真设计与实物测试,对比分析两种结构混频器特性。测试结果表明,悬置微带线混频器在射频输入230~270GHz范围内时,单边带变频损耗为8.6~12.7dB,而普通微带线混频器在射频输入220~260GHz范围内时,单边带变频损耗为8.4~11.4dB。通过结果对比可见,悬置微带线混频器带宽较大,而普通微带线混频器的变频损耗更为平滑。此外,考虑微组装工艺中的不良因素,对仿真模型进行部分修正,计算结果与测试结果拟合较好。

220 GHz二次谐波混频器集成模块

在220 GHz二次谐波混频器的设计基础上,提出中频传输波导的垂直转换结构,实现了四通道混频器集成模块方案,缩短了混频器单通道的横向尺寸,为太赫兹接收机系统多通道线阵列集成提供了可行性方案。为优化系统模型的准确性,基于TCAD对肖特基势垒二极管进行三维半导体器件建模计算,依据提取的关键特性参数进行混频器的高频电磁波仿真。通过对该设计方案进行测试,结果表明:当本振频率为110 GHz,功率为7 dBm,射频输入200~240 GHz,混频器的单边带变频损耗为8.6~13 dB,在204~238 GHz的单边带变频损耗为8.6~11.3 dB。当本振频率为108 GHz时,驱动功率仅需3 dBm。此外,基于该混频器模块构建的220 GHz接收机系统,积分时间为700μs时其温度灵敏度为1.3 K。

宽带数字接收机的高效FPGA设计

在FPGA中实现了一种高效的宽带数字接收机,采用坐标旋转数字计算机算法实时产生数控振荡器数据,提高了接收机设计的灵活性。二次变频的接收机结构和四倍抽取的多相滤波结构减少了接收机的运算量,降低了接收机的资源消耗。FPGA中的仿真结果证明了该方法的高效性和实用性。

LFMCW雷达高速运动目标检测与估计

针对LFMCW雷达高速运动目标的检测问题,本文提出了一种二次混频与MTD处理相结合的方法。根据上、下调频差拍信号对称特点,采用二次混频处理解决多周期信号中心频率偏移问题,同时实现了距离-多普勒解耦合。MTD处理则等效地实现了多周期信号的积累,并得到目标速度估计。然后根据速度估计值对差拍信号进行运动补偿,获取目标距离信息。性能分析结果表明,与传统MTD方法相比,在输入信噪比一定的情况下,该方法的处理增益不受目标多普勒的影响,因此更适用于高速运动目标的检测。仿真结果验证了该方法的有效性。

伪随机脉位调制与单极性伪码调相复合体制引信

伪码调相引信抗干扰能力较差,伪随机脉位调制与单极性伪码调相复合引信是伪码复合体制引信发展的一个重要方向,有必要对该体制引信进行研究。首先给出了伪随机脉位调制与单极性伪码调相复合引信的数学模型,得出了相应的模糊函数、绘制了模糊图的中心部分,接着设计了基于FPGA/CPLD的系统实现原理框图,论证了单极性伪码应用及二次混频法抑制多普勒频率两个关键技术的可行性,并简单介绍了数字相关的思想及其实施。研究表明,该体制引信有良好的整体性能和现实的工程应用前景。

伪码调相引信多普勒容限及其扩展研究

在对伪码调相引信多普勒容限扩展必要性进行分析的基础上,研究了多普勒容限与引信主要参数间的关系,提出了用二次混频的方法扩展多普勒容限的理论和设计方案,并通过仿真进行了验证。

一种用于深空测距的数字化锁相环设计

在深空测距中，扩大锁相环捕获范围与提高锁相环对微弱信号检测能力是一对矛盾。为解决这一矛盾，本文提出一种基于频率引导与二次混频的数字化锁相环结构，并对其性能进行理论分析和计算机仿真。仿真结果表明，该锁相环可以很好地在较大范围内实现对微弱测距信号的捕获锁定。该结构已在实际测距接收机中使用。

电子调制的激光相干转轴振动测量技术的研究

转轴振动的测量和监控是旋转机械故障分析和诊断的主要手段。为了实现便携式高精度的现场测量,提出了电子直接调制的激光多普勒相干转轴振动测量技术。通过对测量系统的分析,推导出数学模型。结果表明,直接调制激光束的频率,简化了测量光路,减小了体积,降低了成本;采用激光多普勒相干测量,达到高分辨率的要求;二次混频的设计,解决了电磁干扰下微弱信号不好直接处理的难题;取样积分技术的应用,改善了信噪比,使系统精确度更高;该系统的测量不确定度小于0.1%。这对智能化的现场测量具有一定指导意义。

用于射频泄漏抑制的相位共轭电路设计

针对方向回溯天线中射频泄漏对相位共轭性能及波束指向性能影响的问题,提出了基于平衡结构的二次混频相位共轭结构,实现射频泄漏抑制。分析了传统相位共轭(phase-conjugating,PON)阵列中射频-中频(radio frequency-intermediate frequency,RF-IF)隔离度对相位共轭性能影响;并针对传统PON阵列射频泄漏抑制较差的问题,设计了基于平衡结构的阻性场效应管(field effect transistor,FET)混频电路来提高射频泄漏抑制指标和相位共轭性能;进一步设计了平衡型的二次混频相位共轭结构,利用跟踪锁相环和同相正交(in-phase/quadrature,IQ)调制结构促进RF-IF隔离。仿真结果表明,本文设计的平衡型二次混频相位共轭电路射频泄漏的抑制高于40 dB,且具有在射频输入功率低至-80 d Bm时,保持约4 dBm的稳定共轭信号输出。

一种宽带接收机中放单元的设计

提出了一种基于超外差二次变频结构的宽带中放单元的设计方案和工程实现,通过自动控制可变增益放大器AD8367的增益,使不同幅度的信号经过接收链路后输出保持平稳,并给出了ADS仿真模型和仿真特性图。最后按照ADS仿真模型设计电路并对最终电路进行了测试,仿真特性图和实测结果图之间存在一定的差异,但其性能指标完全满足系统设计的要求。

DRM接收机射频前端芯片的频率规划设计

基于 DRM 标准,研究并设计了一种 DRM 广播接收机射频前端芯片的结构,该射频前端选用了上边注入、固定中频的二次正交混频低中频结构。经理论推导,给出了该结构的4种镜像抑制比(IRR)与相位误差或幅度误差的定量关系。经综合考虑镜像干扰、互调干扰、低频本振谐波干扰、寄生低频噪声等因素与中频频率的定量或定性关系,确定了系统频率规划。该结构中除射频滤波器外其它模块均为片上实现,继承了低中频结构的所有优点。理论分析与仿真结果表明,采用该频率规划的接收机射频前端完全满足 DRM接收机射频前端的设计要求。此频率规划设计为射频前端芯片的电路级设计成功奠定了理论基础。

一种新型抗干扰雷达系统的设计构想

本文提出了一种新型的抗干扰雷达系统的设计构想。并简单叙述了该雷达系统的工作原理、主要特点及关键技术。

Ku频段多通道抗振激励源设计

介绍一种Ku频段多通道抗振激励源设计,采用X频段抗振低相噪介质稳频振荡器(DRO),通过结构固连减少各部分电路在振动环境中的相对运动,保证了激励源在振动条件下的稳定性。采用二次谐波镜频抑制混频器一次变频,简化了激励源电路并实现了对本振泄漏的高抑制度和良好的边带抑制。多芯片微带混合集成设计实现了激励源的小型化。研制的样机达到了振动环境下相噪优于-97 dBc/Hz@10kHz,本振抑制大于32 dB、边带抑制大于35 dB的优良性能,验证了设计技术的有效性。