W波段接收机的信号处理电路研究文献综述

 2022-11-17 10:28:00

文 献 综 述

从上世纪 90 年代开始,通信用户的急剧增长使得微波频段出现拥挤,再者,精确武器系统的发展要求更高的频率,毫米波的重要性逐渐得到了人们的重视。习惯上,我们把波长介于 1~10mm 的这段电磁频谱称为毫米波频谱,30~300GHz 是它所对应的频谱。可以从频谱中看出,毫米波低端与微波相连,而高端则与红外、光波紧邻。那么本领域必然兼容微波、光波两门技术学科的理论、研究方法和技术。它的发展必然也同时为信息科学、微电子技术、大气物理和材料科学等方面的研究提供重要手段,从而将进一步促进这些科学的发展[1]

相比微波,毫米波具有波长短(类似光波)的特性,这使得毫米波设备和系统非常容易实现小型化。其次是对电离层有很强的穿透力,而波长相对较短的微波则会被电离层折射或者吸收;同时又具备红外和光所没有的对烟尘、云雾等恶劣天气的穿透能力,使得其可以全天候工作。宽频带也是毫米波的重大特点之一[2]。W波段在毫米波谱中是指频率从56GHz~100GHz的电磁波,在无线电波谱中80~100GHz的毫米波辐射刚好处于大气窗口区域,此频段的地表辐射可以有效地穿透大气层,该波段可以用来对地观测、探测强降水、反演大气的温度廓线。研究表明,在晴空条件下,90GHz频段电磁波沿垂直方向大气层的透射率在60%以上,92GHz的透射率则接近80%。研究还表明90GHz通道对于液态水、水蒸汽和冰状云层具有较高的灵敏度[3]

微波毫米波有一个显著的应用就是辐射计。微波辐射计是一种灵敏度极高的宽带微波接收机,它能检测到地物极微弱的电磁波辐射强度[4]。毫米波辐射计具有更高的空间分辨率,因而在遥感和制导中获得了广泛的应用[5]。目前,基于地基(含地面与船载平台)、空基(含飞机、导弹、气球平台)、星基(含卫星、宇宙飞船、航天飞机平台)等运载平台的微波辐射计均得到了迅猛的发展[6]。微波辐射计是一个有着广泛应用前景的技术领域,也是一门很强的交叉学科,它综合利用从天文学、海洋学、地球物理学和大气以及空间科学等学科得到的结果[7],进行各种应用研究。它具有非常高的灵敏度,能够测量出物体十分微弱的热辐射信号,既具有良好的保密性,又能做到体积小、功率省、成本低[8]。下面列举一些有代表性的微波辐射计的应用[7]

环境应用:测量土壤湿度、洪水的地域分布、雪或冰等的覆盖图、海洋表面风速、大气温度剖面和大气湿度剖面等。

军事应用:目标探测、目标识别、搜索、绘制地图、侦察军用车辆、无源制导和无源引信等。

天文应用:射电天文望远镜、行星位置测绘、太阳发电测绘、银河系天体测绘、宇宙背景辐射测量等。

近年来,国内也积极的展开了W波段辐射计的研究,虽然起步较晚,但发展却很迅速。然而从应用领域和技术水平来讲,国内与国外都有一定的差距,特别是制造工艺方面,国内还存在明显的差距[9]

在微波通信系统中,接收机主要起到对高频信号进行接收的作用,目前民用市场实际应用中已从L、S波段到C波段甚至Ka波段扩展,以至于其抗干扰能力受到限制;毫米波接收机具有频率高、抗干扰性强等特点,毫米波接收机的需求加大,具有广泛的应用前景[19]。Ka波段和W波段是毫米波中重要的窗口频段,鉴于现代通信技术和军事电子技术需求,W波段得到越来越多的利用,因此研究W波段的接收机技术具有重要的意义[20]

本课题旨在研究W波段信号接收机的信号处理电路,需要研究掌握两个要点:毫米波接收机原理、接收机后端信号处理电路。

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