W波段测量辐射计接收机设计

论文摘要

本文详细研究了W波段K因子型测量辐射计系统,设计了辐射计接收机的系统参数,实现了接收机的中频放大器组件和低频电路组件。在理论分析方面,讨论了适合应用背景的全功率辐射计和迪克辐射计及其两种变化形式,分析了它们的工作原理。针对它们的性能和在国内现有条件下的实现难度,比较了它们的优缺点,在此基础上确定了系统的实现方案。系统采用K因子型辐射计体制,考虑到国内设计和购买低噪声放大器(LNA)的难度,分别考虑了有、无W波段低噪声放大器LNA情况下的两种实现技术途径。文中详细分配了接收机各组件的参数指标,计算了各组件的主要性能参数。对整个设计系统进行了仿真,仿真结果与设计结果完全吻合。同时,由于系统采用超宽带中频接收方案,为分析各次谐波对系统的影响而对系统进行了谐波仿真,结果表明系统对谐波的抑制性能良好。在系统具体设计方面,讨论了毫米波多模喇叭天线的设计,给出了94.5GHz低副瓣多模喇叭天线的仿真结果。讨论了W波段低噪声放大器和混频组件等射频前端的设计。对中频放大组件进行了仿真和设计,仿真了中放组件中超宽带LC滤波器各元件值对系统各设计参数的影响;通过仿真实现了超宽带中频放大组件的优化设计,完成实物的调试,给出了实际调试结果。完成了平方律检波电路和低频电路组件的设计与调试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 微波辐射计的功能
• 1.3 国内外研究动态
• 1.4 本文的主要工作
• 2 微波辐射计
• 2.1 辐射计传感
• 2.2 辐射计体制
• 2.2.1 全功率型辐射计
• 2.2.2 迪克型辐射计
• 2.2.3 辐射计衍生体制
• 2.2.4 K因子型辐射计
• 2.3 性能比较及体制选择
• 3 接收机系统设计
• 3.1 辐射计系统整体架构
• 3.2 噪声注入与系统动态范围
• 3.3 理论灵敏度计算
• 3.4 系统其他参数设定
• 3.4.1 射频前端参数设计
• 3.4.2 中频放大组件及检波器参数设计
• 3.4.3 低频公共通道参数设计
• 3.4.4 低频直流通道参数设计
• 3.4.5 低频交流通道参数设计
• 3.4.6 参数设计小结
• 3.5 仿真设计与结果
• 4 天线与射频前端设计
• 4.1 天线设计
• 4.2 低噪声放大电路设计
• 4.3 混频器组件设计
• 4.4 本振源设计
• 4.5 调制噪声源设计
• 5 中频放大器组件仿真与设计
• 5.1 中频放大组件设计
• 5.1.1 中频放大组件的拓扑结构
• 5.1.2 增益计算
• 5.2 中频放大电路设计
• 5.3 带通滤波器设计
• 5.3.1 滤波器类型选择
• 5.3.2 LC滤波器设计方案确定
• 5.3.3 LC滤波器设计
• 5.4 中频放大组件优化
• 5.5 中频放大组件元件值的确定
• 5.6 元件值对中频放大组件性能的影响
• 5.7 电容和电感元件的选取
• 5.8 无LNA方案中频放大组件设计
• 5.9 匹配衰减器设计
• 5.10 调试及数据分析
• 6 检波与低频电路设计
• 6.1 平方律检波电路设计
• 6.2 低频电路设计
• 7 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 滤波器元件值对中放组件性能的影响
• A.1 电容值对中放组件性能的影响
• A.2 电感值对中放组件性能的影响