【雷达与对抗】【2004.05】合成孔径雷达X波段发射机和频率分配单元的设计与实现
本文為南非開普敦大學(作者:Darren Grant Coetzer)的碩士論文,共98頁。
盡管存在惡劣的天氣條件或陰影黑暗,合成孔徑雷達(SAR)可以提供一個針對地球表面廣闊區域的高分辨率圖像遠程觀測平臺。通過成立一個本地的專業組織以展示南非的SAR能力,向南非和國際社會提供高質量圖像。本論文是該項目的一部分。它的目的是描述用于SASAR II(X波段SAR)設計和實施的發射機和相關頻率分配單元(FDU)。雖然發射機和FDU是兩個獨立的單元,但它們最終是相互連接的。發射機的任務是通過接收低功率基帶啁啾波形,并通過一系列混頻器、濾波器和放大器將其轉換為高功率微波信號。FDU本質上是收發器的心臟,提供所有混頻器本地振蕩器(LO)的驅動輸入。它還對DAC和ADC進行計時,這使得基本上類似的收發信機能夠與數字電路通信。結果表明,所產生的啁啾信號具有良好的保真度。然而,LO饋通在啁啾的中心頻率處疊加。作為先前階段的結果,雜散信號存在于啁啾中心頻率和9142 MHz處的16 MHz偏移處。系統傳遞函數表明啁啾信號的外頻率存在2dB衰減,其原因在于發射機濾波器和放大器中的群延遲。
Synthetic aperture radar (SAR) can providehigh-resolution images of extensive areas of the earth′s surface from aplatform operating at long ranges, despite adverse weather conditions ordarkness. A local consortium was established to demonstrate a consolidatedSouth African SAR ability to demonstrate to the local and internationalcommunities, by generating high quality images with a South African X-banddemonstrator. This dissertation forms part of the project. It aims to describethe design and implementation of the transmitter and associated frequencydistribution unit (FDU) for the SASAR II, X-band SAR. Although the transmitterand FDU are two separate units, they are ultimately linked. The transmitter hasthe task of taking a low-power, baseband, chirp waveform and, through a seriesof mixers, filters and amplifiers, converting it to a high-power, microwavesignal. The FDU is essentially the heart of the transceiver and provides driveto all the mixer local oscillator (LO) inputs. It also clocks the DAC and ADCwhich allow the essentially analogue transceiver to communicate with thedigital circuitry. It is found that the chirp signal produced is ofsatisfactory fidelity. LO feedthrough, however, is superimposed at the chirps′centre frequency. As a result of previous stages, spurious signals exist at 16MHz offset from the chirps′ centre frequency and at 9142 MHz. The systemtransfer function reveals that 2 dB roll-off is present at the outerfrequencies of the chirp signal. Group delay in the transmitter filters andamplifiers is held responsible for this.
1 引言
1.1 職權范圍
1.2 發展規劃
2 項目背景
2.1 背景信息
2.2 基本SAR理論
2.3 系統概述
2.4 發射機
2.5 頻率分配單元
3 發射機設計與實現
3.1 Chirp理論與仿真
3.2 混頻器與濾波器
3.3 BIT
3.4 所提出發射機的功率需求
3.5 小結
4 頻率分配單元的設計與實現
4.1 頻率合成器
4.2 功率問題
4.3 電路板設計
4.4 放大器
4.5 微波外殼設計
4.6 相位噪聲與抖動
4.7 小結
5 測試
5.1 引言
5.2 放大器測試
5.3 合成器測試
5.4 FDU的功率電平
5.5 發射機功率電平
5.6 Chirp完整性
5.7 雜散信號
5.8 系統傳輸函數
5.9 討論與分析
6 結論與建議
6.1 結論
6.2 未來工作建議
附錄A Chirp的MATLAB仿真代碼
附錄B 合成器繪圖
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總結
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