毫米波系统应用技术ppt课件

毫米波系统应用技术 2008年 微波技术新进展 毫米波的特点 毫米波有三个基本特点 波长极短 频率极高 带宽很宽在空间传播与大气环境关系密切 大气和降雨对毫米波传播的影响显著 大气窗口 35 94 140和220GHz四个频段上衰减较小大气吸收频带 60 120 183GHz频段上衰减最大 13000ft海拔高度 海平面高度 频带极宽通常选用大气吸收以外的 窗口 波长 mm 8 63 22 11 4频率 GHz 3594140220带宽 GHz 16232670可见 毫米波频谱资源十分丰富 可用于 信息高速公路 丰富的频带资源提供了抗干扰 抗截获的另一有效途径 宽带扩频技术 毫米波信号受降雨衰减较大 缺点 与红外 激光相比 毫米波最突出的优点是对雾 云和尘埃等有较强的穿透能力 较少受复杂气象条件和人为干扰的影响大气和降雨对毫米波传播的影响显著毫米波具有穿透等离子体的能力 故在等离子体环境中仍能保持高速飞行器再入大气层时的通信 测量和制导能力 毫米波技术应用领域 毫米波通信毫米波雷达毫米波辐射计毫米波医学应用 毫米波辐射治疗仪毫米波电磁能武器 军事集团局域联网城市内部局域联网特殊环境应急通信及现场转播星间通信 战场侦察雷达汽车防撞雷达直升机防撞雷达主动末制导导引头 目标成像射电天文观测被动末制导导引头 近代毫米波系统优先选用的频谱分布 毫米波通信Millimeter waveCommunication 以毫米波作为载波的无线电视距通信 毫米波通信的分类 毫米波模拟通信毫米波数字通信 毫米波地面通信毫米波卫星通信 军用通信民用通信 按传输分 按用途分 按设备所处位置分 毫米波通信特性 用于近距离的点对点保密通信解决现有微波通信频段拥挤的有效手段 实现高速数据 电话和视频信号的传输用于卫星通信在激烈的电子对抗中使用在多雾 云和尘埃的环境使用 由于毫米波通信与传统的短波 超短波相比具有通信容量大 电波隐蔽和设备轻等优点 各国军界都对它极感兴趣 国外毫米波通信系统的性能 我国毫米波通信技术发展现状 从1984年起 成都 北京 南京 西安等地的数家大学相继开展了八毫米波段军用和民用接力机 通信机 1989年 电子科技大学完成三毫米波段通信系统的实验样机研究1999年 电子科技大学完成三毫米波接力机研制2001年以来 南京理工大学承担了八毫米波接力机生产任务 国内毫米波通信系统实例 适合于1 2公里距离的应急转播单向传输一路视频 伴音电池供电三小时连续工作 八毫米波便携式视频转播系统 三毫米波模拟通信系统 适合于4 6公里距离的机动通信双向传输一路视频 一路伴音 一路勤务话 国内毫米波通信系统实例 信号处理终端 三毫米波数字通信系统 高频前端 适合于6 8公里距离的机动联网双向传输最高传输码率8Mbit s附加一路勤务话通道 国内毫米波通信系统实例 三毫米波数字通信系统射频前端设计方案实例 收发异频全双工3mm波发射源和本振源采用锁相频率源采用毫米波注锁放大雪崩源采用低噪声3mm波混频器收发双工采用滤波器 环行器结构射频单元和基带单元通过视频信号互连采用PCM M FSK调制体制 最高码率8Mb s 射频电路方案 毫米波通信系统与微波通信系统的主要差异在于射频电路的设计和实现方式 发射 本振采用毫米波锁相源技术 一个微波PLL驱动两个毫米波PLL 对毫米波源的锁相和调制实际上是矛盾的 解决方案 1 从环路着手 设计合理的环路带宽 使信号频率高于环路带宽2 从信号特征着手 选用低频分量少的码型 进行扰码处理 避免长 0 或长 1 出现 毫米波直接数字调制锁相源的实验结果 未锁相时解调出的波形 2048kbit s数字信号眼图 锁相时解调出的波形 512kbit s数字信号眼图 三毫米收发双工器 异频双工 结构 带通滤波器 环行器作用 环行器 提供起码的收发通道和一定的收发隔离发射通道滤波器 抑制雪崩源的基底噪声接收通道滤波器 抑制从环行器泄漏的发射功率 ft 异频双工的工作原理 抑制发射泄漏 三毫米波射频前端成品 系统射频前端结构 集成电源 调制解调 锁相电路 中放 避雷器 三毫米波通信系统应用配置情况 Millimeter WaveRADAR 毫米波雷达 战场侦察雷达车载 机载防撞雷达火控雷达主动末制导导引头 应用领域 工作体制 连续波 CW FMCW 雷达相参 非相参脉冲雷达单脉冲跟踪雷达合成孔径 SAR 雷达相控阵雷达 与微波雷达相比 具有角分辨力高 在同样天线尺寸条件下 多普勒分辨力高 抗干扰能力强等优点 在直升机 巡航导弹和反坦克制导武器中己广泛使用与红外或激光传感器相比 气象适应性好 可穿透雨 雾 战场浓烟 尘埃进行探测 毫米波雷达特性 微波毫米波集成电路取得了重大突破后 新型高效 大功率毫米波功率源 介质天线 集成天线 低噪声接收机芯片等相继问世 使毫米波雷达发生了更新换代的变革 大大拓宽了它的应用领域 现在的集成电路技术已能把发射机 接收机和天线这样几个子系统构成一个成型模块 毫米波雷达发展潜力 美军AH 64 长弓阿帕奇 直升机装载Ka波段毫米波火控雷达 长弓 系统以武装直升机为作战平台 任务是在夜间 雨 雾 雪及战场烟 尘等低能见度下 摧毁地面目标和低空目标 采用了一块HEMT功率放大器模块 它内含16片单片微波集成电路 在Ka波段每片输出功率为1瓦 放大器模块有16瓦的功率输出 美国通用动力公司Pomona部研制的毫米波FMCW测试雷达工作频率85 3GHz 机载平台 美国HughesAircraftCompany 60GHz汽车防撞雷达探测头 丹麦 毫米波内弹道多普勒测速雷达 工作频率 35GHz55GHz95GHz天线形式 300mm圆锥喇叭透镜 固态收发前端线性度数字校正系统背景综合抑制距离分段处理频域动态范围压缩 机场场面成像结果 主要技术指标工作频率 35GHz工作体制 LFMCW平均功率 50mW天线波束 0 9 3 距离分辨 0 25m 1 0m扫频带宽 600 150MHz 电子科技大学 Ka波段二维成像雷达 成都新津机场平面图 电子科技大学 高炉料面实时三维三毫米成像雷达 主要技术指标系统体制 LFMCW工作频率 95GHz扫描方式 机械扫描扫频带宽 1GHz安装方式 炉顶外部发射功率 40mW扫描时间 25sec天线口径 120mm测试点数 800测量精度 2cm 高炉料面实测结果 安装在宝钢高炉上 1 3 4 5 6 2 7 8 9 10 10 毫米波雷达在精确制导中的应用 毫米波技术是研制重量轻 体积小 速度高 具有直接命中精度的拦截器导弹末制导的重要技术手段毫米波精确制导是目前在大气环境下对付超高速目标或超高速载导引头的唯一手段 同时也是检测 跟踪低速目标的良好手段毫米波技术是目前抗干扰的一种重要手段毫米波具有良好的抗多径能力 因