S波段微波脉冲信号发生器的设计与驱动控制

论文总字数：28309字

摘 要

随着现代的科学与技术发展，我们在实际中所能运用到的信号形式越来越多，而且也越来越复杂，同时所需要的频率也越来越高，这导致了所能用到的信号发生器的种类的日益增多。信号发生器的电路结构形式也不断向着智能化、软件化、可编程化发展。信号发生器是产生振荡信号的仪器。

本文介绍了对于S波段微波脉冲信号产生的解决方案，相位噪声对于我们所产生信号的影响，产生信号时整数边界杂散的消除以及测量方式等。同时，我们对所产生信号利用加开关和混频的方式实现脉冲信号，并利用放大器对其驱动，然后利用天线辐射进行馈送。最后，对天线辐射出的信号进行了接收，对辐射强度进行了性能分析，并且参考了微波信号的传输理论，验证我们所得到的结论。

在本文中同时也介绍了信号发生器设计与驱动过程中所用的各种硬件如产生信号的ADF4355、测量工具频谱仪与示波器、放大器与天线等，而且也介绍了上位机控制方法，ADIsimFrequencyPlanner仿真工具的使用，并详细阐述了如何使用他们来完成我们的信号发生器。

关键词： s波段 脉冲信号 信号放大器 微波信号传输理论

Abstract

With the development of modern science and technology, we can use more and more signal forms in practice, but also more and more complex. At the same time, the frequency required is also higher and higher, which leads to the increasing variety of signal generators used. The circuit structure of signal generator is also developing towards intellectualization, software and programmability. Signal generator, also known as signal source, is an instrument used to generate oscillating signals.

This paper introduces the solution to S-band signal generation, the influence of phase noise on the signal we generate, the elimination of integer boundary spurious and the measurement method when generating signal. At the same time, we use switching and mixing to realize the pulse signal, and use amplifier to drive it, then use antenna radiation to feed. Finally, the signals emitted by the antenna are accepted, the radiation intensity is analyzed, and the conclusions are verified by referring to the transmission theory of microwave signals.

In this paper, we also introduce the hardware used in the design and driving of signal generator, such as signal source AD4355, spectrum analyzer, oscilloscope amplifier and antenna, etc.

The control method of PC and the use of ADIsimFrequencyPlanner simulation tool are also introduced. and elaborate how to use them to complete our signal generator.

KEY WORDS: S-band pulse signal signal amplifier

the transmission theory of microwave signals

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2信号发生器研究现状 3

1.3论文内容 4

第二章 微波信号源的设计实现 6

2.1 微波信号源的硬件设计 6

2.2微波信号源的参数配置 7

2.3微波信号源的测试方法 13

第三章 微波信号源的性能分析 15

3.1性能指标 15

3.2仿真工具 17

3.3性能分析 20

第四章 微波脉冲信号发生器的设计 23

4.1脉冲信号的设计 23

4.2脉冲信号的生成与驱动 27

4.3脉冲信号的馈送 29

第五章 微波脉冲信号的接收 32

5.1微波信号传输理论 32

5.2微波脉冲信号的辐照 33

5.3辐照信号的性能分析 36

第六章 总结与展望 39

参考文献 41

致 谢 43

第一章 绪论

1.1 课题背景

随着现代的科学与技术发展，我们在实际中所能运用到的信号形式越来越多，而且也越来越复杂，同时所需要的频率也越来越高，这导致了所能用到的信号发生器的种类的日益增多。信号发生器的电路结构形式也不断向着智能化、软件化、可编程化发展。信号发生器也被称为信号源，是用来产生振荡信号的一种仪器。S波段微波信号的中心频率3GHz，对应波长为10cm，该频段覆盖范围为2~4GHz，广泛用于雷达作为搜索，例如对空警戒和目标指示雷达，也用于中继、卫星通信等，现在广泛使用的蓝牙，ZIGBEE，无线路由，无线鼠标等。目前，世界上大多数预警机采用的都是S波段雷达。在对电子设备进行测试时，往往需要进行故障诊断与调试，此时就需要输入激励信号，然后再根据系统的响应进行相应的判断，S波段微波脉冲信号作为一种必要的信号源，其输出信号的幅度、电平等参数都是可编辑的，而且还可以输出指定的标准电平，使得该信号发生器能够满足许多场合对于激励信号的要求。

由通信基站、移动电话、无绳电话、无线路由器等产生射频电磁场(RF-EMFs)已经成为现代生活不可缺少的一部分^[1]。微波辐射是指频率为300—300000MHz波长小于1m的电磁波，我们所观测到的所有物体在辐射红外线的同时，也在辐射微波。

微波是电磁波的一种，而且与高频的电磁波相同的是，它们都是电磁振荡电路所产生，产生的原因是于电场与磁场的能量的周期变化。市场上的无极紫外灯绝大部分是微波激发的，工作在长时间的微波状态下会对身体造成很大伤害。

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