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5 毫米波滤波器 17
5.1 滤波器参数 17
5.2 滤波器的选择 20
6 毫米波功率放大器 21
6.1 功率放大器分类及基本原理 21
6.2 功率放大器选择 23
7 整体毫米波混合单片连续波设计 26
7.1 单片化前端设计 26
8 单片化前端测量 27
8.1 单片化前端增益及噪声系数测量 27
8.2 VCO线性度分析 28
结论 33致谢 ……34参考文献 35
1 绪论
1.1 毫米波概述
毫米波一般指的是30GHz~300GHz的电磁波频谱，相应的波长为1cm~1mm。进一步又细分为Ka频段(26.5GHz~40GHz)、V频段(40GHz~75GHz)、W频段(75GHz~110GHz)、T频段(110GHz~180GHz)，在有的文献中又称100Ghz~1000Ghz为近毫米波，300GHz~30OOGHz为亚毫米波。在各类文献中也经常用大气窗口的中心频率称上述频段为34GHz、60GHz、94GHz、140GHz、22OGHz频段，或用相应的波长，称其为8mm、5mm、3mm、2mm以及1mm波段。
毫米波具有很多突出的特点。与微波相比，毫米波又有如下特点:精度高、抗干扰能力强、低仰角探测性能好、有穿透等离子体的能力、体积小、重量轻。而与红外、激光相比，毫米波则还有另一些特点，如:受气象和烟尘的影响小、区别金属目标和周围环境的能力强。
1.2 研究背景及意义
毫米波调频测距近感系统发射的信号的频率按调制信号的规律变化，利用回波信号与发射信号之间的频率差可确定近感系统与目标之间的距离。
图1.1.1 毫米波调频连续波测距系统原理框图
如图1.1.1所示为一毫米波调频连续波测距系统原理框图。受线性三角波扫描电压调制的毫米波压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator，简称VCO)发射的线性调频信号通过收发共用天线向目标发射，目标反射的回波信号经天线接收。通过本振信号和回波信号混频得到差频信号。差频信号中包含着测距系统最为关心的距离信息，测定差频信号频率便可以得到目标与测距系统之间的距离。这种测距方法特别适合测定单一静止目标与系统之间的距离。但当距离太近时由于回波信号频率和发射频率接近使得差频信号很小，这样会引起较大的测距误差，故该方法不适合极近距离测距。由于系统是通过测量频率差值来确定系统和目标的距离信息，其测距误差理论上不受目标反射特性等因素的影响，且具有一定的距离选择能力。当待测目标和测距系统具有相对运动时，同时还可利用多普勒效应获取目标的速度信息，从而实现了系统的多功能测量。
这个系统的调频系统有个显著的特点是调频发射机部分的发射频率是受调制的，即发射频率随时间而变化。而调频信号的具体产生，可采用直接调频的方法，即对回路中参与振荡的电抗元器件之值进行有规律的变化，从而使f按一定规律变化，但使用的更多的是采用VCO的方法。
毫米波调频测距系统的发射机部分采用三角波电调VCO的方法，这样可使得原本频率随时间按三角波变化的规律变成时域上的电压随时间按三角波变化的规律，即用时域三角波波形代替频域三角波波形，而时域三角波波形工程上是不难实现的。现在常用的是基于DSP的三角波产生器， DDS技术是其核心。DDS是一种数字合成技术，它可以精确地控制合成波形的三个参量：幅度，相位以及频率，因此通过其可以合成任意波形包括三角波波形。VCO发射机原理图如图1.1.2所示。