大动态高增益雷达接收机设计

论文摘要

雷达接收机是雷达系统的重要组成部分,其主要功能是对雷达天线接收到的微弱信号进行放大、变频、滤波及数字化处理,同时抑制来自外部的干扰、杂波以及机内的噪声,使信号保持尽可能多的目标信息,以进行进一步的信号处理和数据处理。随着无线通信技术特别是现代调制体制和软件无线电技术的快速发展,且无线频谱的拥挤程度日益加剧,接收机在设计和实现上越来越趋向于高性能、高集成度方向。对于接收机的线性度、动态范围、灵敏度、抗干扰能力、适应性等方面的性能指标也提出了越来越苛刻的要求。这些要求同样也促进了接收机的不断进步,要求其在保证信号检测能力(即极高的灵敏度)的前提下,尽可能的提高接收机的线性度,使信号失真最小、误码率最低。尽可能的展宽接收机的动态范围,使接收机的适应度更大、抗干扰能力更强。雷达接收机输入信号经常在很短的时间间隔内变化幅度很大,或者同时作用着各种强度极不相同的信号,若采用一般的线性放大器来处理这些信号,在大信号输入时,会导致接收机过载,使其不能正常工作。为了正常接收这些信号,必须采用瞬时动态范围压缩的装置。同时为保证A/D转换的动态范围和系统带宽,要求中频电路能提供一个足够大的动态范围、高的灵敏度和带宽。本文提出了大动态高增益雷达接收机的研究必要性,同时对接收机未来发展方向做了展望。文中详细介绍了四种当前常用的接收机结构体系,经过优缺点比较以及系统需求最终选择超外差接收机结构体系,同时对接收机的关键指标进行了分析。文中详细描述了射频接收前端的设计方案,提出了接收机的设计目标,给出了详细的系统指标要求,以及各单元功能电路的具体指标分配,和对整个级联系统做详细分析,同时详细描述了选择连续检波式对数特性放大器做为对数中频放大器的方案、实现了70dB动态范围对数中频放大器的设计、制版、以及测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外的研究动态及发展趋势
• 1.3 各章节内容安排
• 1.4 本章小结
• 2. 接收前端设计方案
• 2.1 系统方案选择
• 2.1.1 超外差接收机体系结构
• 2.1.2 零-中频接收机体系结构
• 2.1.3 低-中频接收机体系结构
• 2.1.4 数字中频接收机体系结构
• 2.2 系统关键指标分析
• 2.2.1 接收机噪声系数和灵敏度
• 2.2.2 接收机的线性度
• 2.2.3 接收机的动态范围
• 2.2.5 抗干扰能力
• 2.3 超外差式接收机接收前端级联系统设计
• 2.3.1 系统总指标要求
• 2.3.2 级联系统设计
• 2.3.3 各单元电路功能及指标分配
• 2.4 本章小结
• 3. 动态范围压缩技术
• 3.1 自动增益控制电路
• 3.1.1 AGC 电路的基本要求
• 3.1.2 AGC 电路结构及原理
• 3.2 对数放大器
• 3.2.1 信号压缩
• 3.2.2 对数放大器的实质
• 3.2.3 对数放大器的分类
• 3.2.4 对数放大器原理
• 3.2.5 对数放大器的关键指标
• 3.2.6 对数放大器的典型应用
• 3.2.7 对数放大器应用的常见问题
• 3.2.8 对数放大器的选型
• 3.3 限幅放大器
• 3.4 动态范围压缩三种方法的对比
• 3.5 本章小结
• 4 70dB 动态范围对数放大器设计与测试
• 4.1 方案选择
• 4.2 器件选择
• 4.2.1 真对数放大器
• 4.2.2 低噪声放大器
• 4.3 实验测试结果
• 4.4 本章小结
• 5. 结论与展望
• 5.1 本文主要工作
• 5.2 下一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录