1 引 言

　　毫米波的工作頻率介于微波和光之間，20世紀(jì)90年代第二階段的微波毫米波集成電路規(guī)劃取得重大突破后，大功率毫米波功率源、介質(zhì)天線、集成天線、低噪聲接收機(jī)芯片等相繼問(wèn)世，使毫米波雷達(dá)發(fā)生了更新?lián)Q代的變革，并且大大拓寬了它的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　2 毫米波雷達(dá)前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

　　利用偽隨機(jī)編碼信號(hào)良好的自相關(guān)特性，低距離副瓣，獲得高的測(cè)量精度和距離分辨率。同時(shí)利用正弦波調(diào)頻信號(hào)體制的回波信號(hào)功率為距離函數(shù)的特點(diǎn)來(lái)有效地抑制近區(qū)雜波干擾。圖1為采用偽隨機(jī)編碼調(diào)相和正弦波調(diào)頻這兩種連續(xù)波信號(hào)的復(fù)合調(diào)制體制框圖。

　　16 GHz高頻振蕩器產(chǎn)生16 GHz±10 MHz微波振蕩信號(hào)，經(jīng)正弦調(diào)制后信號(hào)送到調(diào)相器，進(jìn)行隨機(jī)編碼調(diào)相。調(diào)相后的信號(hào)通過(guò)功分器，一部分放大后由發(fā)射天線輻射出去，另一部分泄漏信號(hào)加到信號(hào)混頻器。經(jīng)天線輻射出去的射頻信號(hào)照射到目標(biāo)后，目標(biāo)反射的回波信號(hào)由天線接收，回波信號(hào)送到信號(hào)混頻器與泄漏信號(hào)混頻并濾除高頻信號(hào)，得到視頻信號(hào)。視頻信號(hào)放大后經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理就可以送到耳機(jī)從而直接監(jiān)聽(tīng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)情況、速度和狀態(tài)。

　　如圖1所示，雷達(dá)前端系統(tǒng)的主要組成部分有振蕩器、0/π調(diào)相器、功率放大器以及混頻器。

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　　2.1 介質(zhì)振蕩器

　　介質(zhì)振蕩器采用如圖2所示的GaAs場(chǎng)效應(yīng)管介質(zhì)反饋型振蕩器。GaAs場(chǎng)效應(yīng)管介質(zhì)反饋型振蕩器可以采用漏極輸出或源極輸出兩種方式，為了獲得盡可能大的輸出功率，選用漏極輸出、源極直接接地的形式。

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　　通常選用的介質(zhì)振蕩器模式有TE01δ模、TM01δ模和HE11δ模，但在與微帶耦合時(shí)一般選用TE01δ模，因?yàn)槠潆姶艌?chǎng)是圓對(duì)稱(chēng)的，與微帶耦合非常方便，而且振蕩模式穩(wěn)定。本文選用圓柱形介質(zhì)諧振器，其直徑D=3.423 mm，高度h=2.28 mm。參數(shù)為：f=16 GHz，εr=40。實(shí)際電路中，在諧振器與微帶基片之間墊入一低介電常數(shù)、低損耗的介質(zhì)片，用來(lái)減少微帶基片和金屬接地板對(duì)諧振器Q值和溫度性能的影響。

　　2.2 0/π調(diào)相器

　　0/π 調(diào)相器采用開(kāi)關(guān)線調(diào)相器。開(kāi)關(guān)線調(diào)相器的電原理圖如圖3所示。L1，L2是兩條長(zhǎng)度不同的微帶傳輸線(或者是其他任意微波傳輸線)，D1，D2，D3，D4是4只性能一致的PIN二極管。當(dāng)兩邊二極管互補(bǔ)偏置時(shí)，二極管D1，D2導(dǎo)通時(shí)，D3，D4處在截止?fàn)顟B(tài)，載頻信號(hào)經(jīng)L1 傳輸。反之，D1，D2截止時(shí)，D3，D4處在導(dǎo)通狀態(tài)，載頻信號(hào)經(jīng)L2傳輸。很顯然，由于L1和L2長(zhǎng)度不同，因而引起相移作用。

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　　設(shè)較短的路徑為L(zhǎng)1，較長(zhǎng)的路徑為L(zhǎng)2。則調(diào)相相位為：

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