一种超宽带雷达系统接收前端的实验研究.doc

一种超宽带雷达系统接收前端的实验研究 和幅度平坦特性.文中络出了接收前端菠主要部件研制结果的性能帽标 关键调皇童兰蓬些煎墨些些塑堡幅度平坦特性 Abstract,AdesignofVHF/UHFbandhyperwide-baudwidthi 牡s presentedinthisarticle.Aexperimenta|teceiverfrontendisrealized,ithexee[1em[itxearphase andamplitudesmoothnessto~requency.andtheperformancesofthe~rontendanditsmain p~rtsarealsogiven. Keywords}Hyperwidebandwidth,Receiverfrontend,Linearphase,Amplitudesmooth— neSS 1引言 超宽带线性调频是一种重要的超宽带雷 达发射信号,结合合成孔径技术工作于 vHF/uHF波段将具有很强的穿透能力.对 稳蔽目标进行探测和成象,因此研究超宽带 雷达接收前端具有重要意义.超宽带合成孔 径雷达探测的目标信号相当微弱,需具有高 灵敏,高增益的接收机.雷达系统工作于 VHF/UHF波段,为倍频程以上带宽,空间 存在强的干扰信号,并且雷达系统对接收前 端有严格的线性相位特性和带内平坦度要 求.因此,接收前端应具有以下特性: (1)系统的高灵敏性; (2)高增益的稳定性; (3)良好的抗干扰性能; (4)带内良好的线性相位特性和幅度平 坦度; (5)带外高抑制. ? 1999年4月23日枝到. t-Fang1.1iun.MaJun(EastChinaResearchInsdtumofElectronicEngineering,He[e[230031) …ZhouZh[min(NationalUniversityofDefenseTeclmologyofChina.Changsl~a410073) 第2期一种超宽带雷达系统接收前端的实验研究 2系统组成 2.1T/R和距离波门开关 超宽带合成孔径雷达实验系统采用了收 /发天线分离方式.为防止发射机辐射信号对 接收机的损害以及使接收机处于深饱和状 态,影响接收机的恢复时间.使系统近距离致 盲,需有较大承受功率的高隔离度T/R开 关.由于开关的响应时间,振铃现象和插入损 耗对实验系统的工作安全,近距离检测以及 接收灵敏度均带来不利的影响,设计上采用 了高速,低振铃,低插损的反射式PIN开关 为减少非探测目标的反射信号和噪声对实验 系统的影响,接收前端采用了距离波门控制. 设接收机收到的辐射信号功率为30dBm,接 收前端最大不饱和输出为10dBm,最大增益 为90riB,K为T/R开关及波门开关的隔离 度,则 30(dBm)一K+90(dB)lt;10(dBm) 即Kgt;110dB,T/R和波门开关研制结果主 要性能指标为: (1)抗烧毁功率gt;30dBm; (2)隔离度gt;110dB; (3)插损lt;0.8dB; (4)响应速度lt;[60ns. Z.ZLNA 超宽带合成孔径雷达探测目标的反射信 号极其微弱,接收机的低噪声系数是必须的, 由接收机噪声系数方程可得 一 1 F—F.4-+’_l_(1) U 式中,为T/R和渡门开关的噪声系数,F 为LNA的噪声系数,G为LNA的功率增益 (含T/R,波门开关和限幅器的损耗L,),F. 为LNA后级的等效噪声系数.在超宽带雷达 实验系统工作频段内存在复杂的电视,广播, 通讯等强信号.以致于使LNA饱和,甚至阻 塞,使信号的信噪比下降,延长接收机的恢复 时间,同时可能产生其它不希望的寄生交调 干扰.因此,设计LNA为相对低增益,高 1dB压缩点输出和低谐波失真(因低频段的 谐波将落在带内).避免在LNA前级加预选 滤波器恶化系统灵敏度和线性相位特性为 补偿系统T/R开关,波门开关和滤波器组开 关等对超宽带信号的插损不一致性(高频插 损大于低频插损约ldB).设计的LNA增益 对频率线性递增.LNA采用了两级2SC3358 和一级MAV一11,研制结果为: (1)F一0.7～1.1(对应于频率低端～ 频率高端); (2)G一28～29dB(对应于频率低端 ～ 频率高端.含损耗L,); (3)P—lgt;1OdBm; (4)P=一5dBm时,谐波失真 lt;一45dB z.3超宽带线性相位滤波器 超宽带系统对接收前端相位线性,带内 平坦度和带外抑制有严格的要求,超宽带滤 波器是接收前端设计的重点.声表滤波器具 有较好的带内平坦度和线性相频特性,但超 宽带滤波器相对带宽分别为4O,67和 86,目前声表器件难以实现.从幅频特性来 看.以集总参数实现的契比雪夫超宽带带通