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24GHz汽车防撞雷达接收机前端的设计
| 论文题名： | 24GHz汽车防撞雷达接收机前端的设计 |
| 关键词： | 车载防撞雷达;接收机;低噪声放大器;发夹型滤波器;混频器 |
| 摘要： | 近年来，交通安全问题越来越受到人们的重视，为避免交通事故的发生，汽车防撞雷达系统成为热门的研究内容，但目前国内对于汽车防撞雷达系统的研究还处于较为初级的阶段。接收机射频前端电路是整个雷达系统中的重要组成部件，其性能优劣直接决定着汽车防撞雷达系统的整体性能。因此，本文研究了适用于汽车防撞雷达的K波段接收机射频前端电路，以下是本文做的主要工作: (1)以切比雪夫滤波器为设计原型，经过不断优化，设计了一款嵌入周期性凹槽的发夹型滤波器结构，主要解决了滤波器尺寸过大和寄生通带的问题。该滤波器在23.8GHz-24.2GHz工作频段内的插入损耗为2.2dB,在23GHz和25GHz的带外抑制均达到20dB,尺寸为23mm*10mm，并完成了实际测试，实测结果基本满足设计需求。 (2)根据低噪声放大器的基本理论和设计方法，以NE3517S03场效应管和NE97733三极管为基础，设计了频带为23.9GHz-24.1GHz的有源偏置两级级联低噪声放大器，解决了无源偏置低噪声放大器高噪声和低增益的问题。在保证稳定的前提下，噪声系数达到1.12dB，且输入输出驻波比均小于1.8,同时其增益提升到了35.18dB,对比无源偏置低噪声放大器的仿真结果，各参数均得到优化。最终实现的K波段有源偏置低噪声放大器的尺寸仅63mm*30mm,并完成了实际测量与调试，测试结果满足设计要求。 (3)根据混频器的基本理论和设计方法，设计了适用于K波段汽车防撞雷达接收机的混频器。主要完成了混合环、匹配电路和中频低通滤波器三部分电路的设计，并选择了SMS7630-061作为混频二极管。该混频器的变频损耗为7.66dB,1dB功率压缩点为-13dBm,且各端口之间隔离度均大于50dB,满足设计要求。 (4)将设计完成的三部分电路在先进设计系统(AdvancedDesignSystem,ADS)中进行级联后仿真，变频增益为27.19dB,噪声系数为3.39dB,中频端口除有中频信号(200MHz)输出外，其他频率的信号均得到了抑制，接收机的灵敏度为-95dBm,三阶交调截止点为-13.25dBm,1dB功率压缩点为-25.7dBm,满足设计需求。最后设计了接收机射频前端的整体版图，整体尺寸为75mm*52mm,提高系统集成度的同时降低了噪声。 |
| 作者： | 安琪 |
| 专业： | 电子科学与技术；电路与系统 |
| 导师： | 蒋铁珍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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