硅基射频毫米波多通道前端关键模块研究与设计

超宽带毫米波接收前端设计张先荣【摘要】针对传统超宽带射频前端组合杂波干扰过多和体积过大的问题,提出了将射频前端通过采用毫米波二次变频的设计方案,使得输入中频和输出射频之间的频率间隔加大,削弱了混频导致的频率组合、杂散和本振反向辐射等干扰。

通过对器件功率及电平的合理配置,实现了低噪声、宽频带、大动态的输出,在大于4 GHz的接收频段内,其噪声系数小于3.6 dB,动态范围大于55 dBm。

该接收前端还具备低成本、结构紧凑、重量轻等特点,可广泛应用于电子对抗、宽带侦察接收系统。

%To solve the problem of the combined frequency interference and large size in conventional wide-band receiver front-end,a millimeter wave double conversion scheme is proposed in this paper,which ex-pands the interval between input intermediate frequency and output radio frequency so as to weaken the combination frequency interference,output spur and back radiation of local oscillator decrease. By configu-ring power and supply voltage of device properly,low noise,wideband and large dynamic range at output is realized wi th noise figure≤3. 6 dB and dynamic level≥55 dBm in bandwidth>4 GHz. The designed front-end is featured by low cost,compact structure and light weight and it can be widely applied in electronic countermeasure,wideband reconnaissance system and other fields.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2016(056)007【总页数】5页(P799-803)【关键词】毫米波接收前端;超宽带;大动态范围;二次变频【作者】张先荣【作者单位】中国西南电子技术研究所，成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN85随着电子信息技术的快速发展，密度越来越高的各类信号所占用的电磁频谱越来越宽，使得频谱资源日益紧张。

白皮书2020-115G微波毫米波特别工作组2020 5G毫米波技术白皮书目录引言 (3)第一部分：毫米波应用场景研究 (5)1室外覆盖 (5)2室内覆盖 (8)3固定无线宽带接入 (11)4冬奥会中5G毫米波的应用 (12)参考文献 (12)第二部分：毫米波频谱规划 (13)1国际毫米波频率进展 (13)2国内毫米波频率使用概况和发展 (18)3毫米波频段产业发展概况 (19)4毫米波频段规划建议 (20)第三部分：5G毫米波专用芯片、器件与工艺 (22)15G毫米波专用芯片、器件与工艺需求分析 (23)1.1 5G毫米波通信应用背景及关键技术 (23)1.2 5G毫米波专用芯片、器件与工艺需求 (23)25G毫米波专用芯片、器件与工艺技术现状 (25)2.1 硅基5G毫米波芯片、器件与工艺技术现状 (25)2.2 化合物5G毫米波芯片、器件与工艺技术现状 (28)2.3 5G毫米波AiP技术与三维集成技术状况 (34)35G毫米波专用芯片、器件与工艺方案分析 (35)3.1 5G毫米波芯片、器件与工艺解决方案分析 (35)3.2 总结 (40)45G毫米波专用芯片、器件与工艺发展建议 (41)参考文献 (43)第四部分：5G毫米波天线设计 (44)15G手机毫米波天线设计 (44)1.1 需求与现况 (44)1.2 挑战与限制 (48)1.3 对策与方案 (53)1.4 演进与总结 (57)25G基站毫米波天线设计 (60)2.1 需求与背景 (60)2.2 毫米波基站天线的波束赋形技术 (60)2.3 毫米波多波束天线 (62)2.4 毫米波相控阵天线 (64)参考文献 (69)第五部分：5G毫米波测试原理、方法与专用设备 (72)1背景 (73)1.1 5G毫米波测试问题与挑战 (73)1.2 5G毫米波测试现状与标准进展 (74)25G毫米波测试系统 (76)2.1 微波毫米波暗室测试环境 (77)2.2 5G毫米波测试仪器 (81)35G毫米波设备的特点 (83)3.1 毫米波基站设备的特点 (83)3.2 毫米波终端设备的特点 (85)4毫米波设备方向图校准与测量 (86)4.1 基于远场的方向图校准与测量 (87)4.2 基于紧缩场的方向图校准与测量 (90)4.3 基于近场的方向图校准与测量 (91)4.4 其它方向图校准与测量方法 (93)55G毫米波设备射频指标测试与评估 (95)5.1 毫米波终端射频指标测试 (95)5.2 毫米波基站射频指标测试 (102)65G毫米波系统性能测试 (112)6.1 混响室法 (112)6.2 辐射两步法 (113)6.3 多探头法 (114)6.4 端到端测试 (116)7毫米波卫星通信测试简述 (117)7.1 卫星通信 (117)7.2 卫星通信系统测试 (118)8总结 (119)参考文献 (120)缩略语 (121)致谢 (123)引言2020年是颇具挑战的一年，一场突如其来的疫情延缓了世界经济发展的脚步，却也催生出新的经济发展、行业转型模式。

硅基芯片TRL校准件的设计与制作作者：甄建宇陈娜来源：《现代信息科技》2020年第20期摘要：為了满足在K/Ka频带下设计硅基芯片电路时对器件模型精确测试的要求，文章分析了实现精确校准的硅基芯片TRL校准技术。

根据TRL校准原理设计并制作了相应的校准件，用去嵌入的方式提取了片上电感、电容模型。

在20 GHz～ 30 GHz高频应用中，验证了模型的准确性。

实际测试结果表明该校准件达到了预期效果，仿真值与实测值拟合一致性好。

关键词：硅基芯片;TRL校准技术;去嵌入中图分类号：TN386 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）20-0023-04The Design and Manufacture of TRL Calibration Part for Silicon-based ChipZHEN Jianyu1，CHEN Na2（1.The 13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Shijiazhuang 050051，China;2.China Electronics Import and Export Co.，Ltd.，Beijing 100036，China）Abstract：In order to meet the requirements for precise testing of device models when designing silicon-based chip circuits in the K/Ka band，the article analyzes the TRL calibration technology of silicon-based chips that can achieve precise calibration. According to the TRL calibration principle，the corresponding calibration part was designed and manufactured，the inductance and capacitance models on chip were extracted by means of de-embedding. In 20 GHz～30 GHz high frequency applications，the accuracy of the models was verified. Measurement results show that the calibration part achieved the desired results，the simulated value and the measured value are in good agreement.Keywords：silicon-based chip;TRL calibration technology;de-embedding0 引言硅基芯片电路具有低成本、高集成度的特点。

新一代无线通信系统关键技术研究随着信息技术的不断发展，无线通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

而新一代无线通信系统的研究和发展则更加迫切。

本文主要讨论新一代无线通信系统的关键技术研究。

一、多天线技术随着用户对无线通信质量和带宽要求的提高，多天线技术成为提高系统性能和增加频谱利用率的主要手段。

多天线技术有多种实现方式，其中最常用的是MIMO（Multiple Input Multiple Output）技术。

MIMO系统可以通过同时使用多个天线发送和接收信号，从而提高系统的信号传输速率和可靠性。

它是实现无线宽带通信和扩大通信距离的有效途径。

二、毫米波通信技术毫米波通信技术是信号波长处于毫米级别的无线通信技术，通常指频率范围在30GHz到300GHz之间的频段。

毫米波通信技术具有宽频带、高速率、较低的传输延迟和较小的射频器件等优点，因此被认为是下一代无线通信技术的重要方向。

然而，毫米波通信技术还面临很多挑战，如衰减和折射等问题，需要在信号处理、天线设计和移动终端等方面进行深入研究和探索。

三、集成电路和射频前端技术新一代无线通信系统需要实现更高的带宽和更低的传输延迟，因此需要采用更先进的集成电路和射频前端技术。

这些技术可以提高系统的性能和能耗效率，降低成本和尺寸。

集成电路技术可以将多个功能模块集成到单个芯片中，从而提高系统的整体性能和可靠性。

射频前端技术是指射频信号处理和转换的前端电路，用于将数字信号转换为模拟信号进行传输。

在新一代无线通信系统中，需要设计更加高效、高速和精确的射频前端电路来满足更高的带宽和更低的传输延迟要求。

四、安全技术随着无线通信应用越来越广泛，网络安全风险也越来越突出。

新一代无线通信系统需要在保证高速率和广泛应用的同时，也要保证网络安全。

安全技术包括加密、数字签名、身份认证、访问控制等多个方面，它们共同构成了一个完整的安全机制。

为了保障新一代无线通信系统的安全，需要开展相关技术研究，包括算法设计、密钥管理、安全协议等方面。

摘要摘要本文主要工作是设计一个超宽带多通道倍频组件，该组件的输入信号频率为2 GHz- 4GHz，输入功率为0 dBm，输出频率为4 GHz-16 GHz，输出功率为13 dBm，同时要实现八路输出。

根据项目需要我们要将每路输出信号分成四个频带，分别为4 GHz-5.6 GHz；5.6 GHz-8 GHz；8 GHz-11.2 GHz；11.2 GHz-16 GHz，并通过逻辑开关的控制来进行输出频带的切换。

在目前的通信领域中，宽带通信具有非常重要的意义，本文开始就对目前关于宽频系统组件及相关的领域的发展做了介绍，明确了本文的研究背景及研究意义。

通过对系统指标的分析，我们在本文的第二章阐述了关于系统方案设计的思路及过程，从总体上把握了系统的组成，并明确了整个系统工作所需要的几个关键模块。

并对整个系统进行了指标分析，明确了每个模块相应的指标，指导了后续模块的设计。

第三章具体讲述了系统中每个模块的相关设计。

主要包括开关滤波组件，放大均衡组件，功分放大组件。

我们在开关滤波组件中主要进行了四个滤波器的设计，滤波器统一采用交指结构，并利用Ansoft公司的HFSS仿真软件进行建模与仿真分析。

根据仿真结果我们加工了一个4 GHz-5.6 GHz的滤波器实物，并将测试结果与仿真结果进行了对比和分析。

在放大均衡组件的设计中，我们使用电路仿真软件ADS，结合放大器的s2p文件所提供的S参数曲线来进行均衡器的设计。

均衡器的结构采用三级电阻加载式，这种结构具有体积小，设计快捷等优点。

从实测结果来看，均衡器在实现了4 GHz-16 GHz整个工作频带内具有1.5 dB的幅度均衡量，与仿真结果稍有差异。

由于均衡放大组件的测试需要，我们还进行了放大器偏置电路与电源保护电路的设计，以确保放大器工作的安全稳定。

功分放大组件的设计中我们主要完成了一个四阶威尔金森功分器的设计。

功分器在整个工作频带内的插入损耗不超过0.5 dB，回波损耗大于15 dB，隔离度可达到20 dB以上。

Ka波段硅基分布式MEMS传输线移相器射频特性研究作为一种新型的射频微机电系统(RF MEMS:Radio Frequency MicroElectroMechanical Systems)器件,分布式MEMS传输线(DMTL: Distributed MEMS Transmission Line)移相器因其具有损耗低、体积小、重量轻、以及与集成电路加工工艺相兼容等特点,已经越来越广泛地应用在相控阵雷达、微波通信、卫星通信以及微波测量等领域,其工作稳定性、可靠性以及射频性能在应用系统中起着关键作用。

伴随着DMTL移相器的广泛应用,其射频性能问题一直是人们关注的焦点之一。

特别是近年来,DMTL移相器朝多位数字式结构、更高频通信系统应用以及集成化方向发展,从而对DMTL移相器的机械性能、射频性能以及封装结构提出了新的要求。

为此,本文对硅基DMTL移相器MEMS电容开关的下拉电压、响应时间和动态特性进行了理论分析和数值计算,并针对传统毫米波段DMTL移相器的射频性能、分析方法和封装结构在实际应用中存在的问题进行了深入系统地研究。

鉴于DMTL移相器含有可动机械部件,其机械性能和射频特性等理论分析方法还不够完善,因此,本文首先针对静电驱动分布式MEMS传输线移相器的下拉电压和响应时间展开研究。

采用理论模型和仿真验证相结合的方法从多个角度对DMTL移相器的MEMS电容开关进行机械性能分析,探讨和总结MEMS桥几何尺寸、材料性能等因素与下拉电压和响应时间之间的基本规律,目的是为RF MEMS器件的分析、设计和应用提供一定的理论依据。

其次,本文针对DMTL移相器的MEMS桥动态特性展开研究,在考虑多种物理因素情况下建立MEMS桥的二维分布动态方程,并采用有限元多物理耦合场方法研究静态加载和动态加载下MEMS桥的动态特性,从而获得了在静态和动态加载情况下残余应力、伸长效应、加载电压、外界机械力的加载模式以及加载模式的振幅、周期和频率对MEMS桥的非线性动态特性影响的基本规律,为分布式MEMS传输线移相器MEMS桥设计和可靠性研究提供了理论基础。

现代电子技术Modern Electronics TechniqueOct. 2023Vol. 46 No. 202023年10月15日第46卷第20期0 引 言毫米波通信具有波束窄、尺寸小、探测能力强等优点[1]，已成为当前移动通信研究的热点。

早期毫米波雷达主要应用于军事领域，近年来随着雷达技术的发展，毫米波雷达传感器开始应用于汽车电子、无人机、智能交通等民用领域[2⁃3]。

毫米波雷达具有精度高、抗干扰能力强、全天候全天时、高分辨率、多目标等优点。

2017年5月16日，美国德州仪器（TI ）全球发布了AWR 和IWR 两个系列的毫米波雷达传感器，面向汽车领域和工业领域。

本文使用TI 公司的毫米波雷达AWR1243boost 开发板作为系统的射频前端传感器。

AWR1243器件是一款能够在76~81 GHz 频带内运行的集成式单芯片FMCW 收发器，主要集成了小数分频PLL 、发射器、接收器、基带和ADC ，具有4 GHz 的可用带宽、3个发射通道和4个接收通道。

AWR1243评估板上还集成了77 GHz 毫米波MIMO 天线、频率为40 MHz 的时钟晶振、与外部处理器进行控制连接的SPI 接口以及与外部处理器进行数据连接的MIPI D⁃PHY 和CSI2 V1.1接口[4]。

AWR1243芯片的架构如图1所示。

针对毫米波雷达射频前端的高速数据，毫米波雷达采集数据系统应具有高数据采集速率、大数据容量以及较高的可移植性等特点。

现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA ）具有并行运算能力强、实时性好等优点，可以满足毫米波雷达射频前端高速数据的需求。

本文提出一种以FPGA 、USB 为数据传DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2023.20.006引用格式：孙黄悦，于映.毫米波雷达数据采集系统设计[J].现代电子技术，2023，46（20）：28⁃32.毫米波雷达数据采集系统设计孙黄悦， 于 映（南京邮电大学 集成电路科学与工程学院， 江苏 南京 210023）摘 要： 随着毫米波雷达逐渐民用化，毫米波通信已成为当前移动通信的研究热点。

智能微波光⼦射频前端与链路邹喜华，李沛轩，刘丰玮（西南交通⼤学，四川成都611756）摘要：射频（RF）前端与链路是雷达、通信、电⼦战等系统中的核⼼功能模块。

新⼀代智能⽆线系统的⼤带宽、多频段、可重构信号处理与摘要：传输需求对RF 前端与链路的研发提出⼀系列挑战。

基于微波光⼦技术的RF 前端与链路具有⼤带宽、低损耗和抗电磁⼲扰等优势，能够很好地满⾜新⼀代智能⽆线系统的需求。

重点围绕可重构、多信道/ 阵列化收发RF 前端和⼤动态范围、⾼相位稳定性、多业务融合的微波光⼦RF 链路，介绍与分析智能微波光⼦射频前端与链路的发展现状与研究动态。

随着新⼀代信息技术的不断发展演进，各种不同频段、制式的通信标准和⽆线业务不断涌现，导致⽆线系统的多样性与异构性越来越明显，主要表现为：多种不同通信制式、标准共存，例如, 已经开始商⽤的5G、⽬前主流的4G 以及拥有⼀定⽤户存量的3G 和2G；各种不同功能的⽆线业务共存，例如，⽆线局域⽹、蓝⽛、北⽃和全球定位系统（GPS）导航等；不同频段射频信号共存，覆盖⼏⼗兆赫兹的微波到⼏⼗吉赫兹的毫⽶波甚⾄太赫兹波。

在此背景下，⽆线系统不断朝着智能化⽅向发展，⼀⽅⾯能够进⾏宽带多频段、多功能、多标准信号的⽆缝兼容与融合；另⼀⽅⾯具有灵活可重构特性，可根据系统功能、服务对象、应⽤场景进⾏不同频段、标准⽆线信号的切换与优化组合，以达到资源利⽤最⼤化。

射频前端与链路是⽆线系统的基础组成部分，承担着⽆线信号的收发处理与传输等关键任务；因此，发展具有⼤带宽、多频段以及可重构特性的智能射频前端与链路对⽆线系统的进⼀步演进⾄关重要。

现有基于传统电⼦技术的射频前端与链路存在着⾼频损耗⼤、带宽窄、处理速度低等诸多瓶颈问题，难以满⾜⽆线系统的智能化发展需求。

近些年来，微波光⼦学的快速兴起、成熟为上述问题的解决提供了新的⽅法和思路。

微波光⼦系统将传统电⼦学难以处理的⾼频、宽带微波信号调制到光域上，借助于光⼦学器件或者技术的低损耗、⼤带宽以及抗电磁⼲扰等本征优势进⾏宽带、⾼频微波信号的产⽣、传输、处理、检测和控制等[1]。

图1 接收下变频原理框图
侦查监测系统是电子战系统的重要组成部分，理想的侦查监测系统能够以较宽的带宽以及较高的动态和灵敏度信号，而且具有体积小、重量轻、成本低、功耗小、杂散小的特点。

本文设计的1～18GHz超宽带接收下变频模块就具有这些特点。

其设计的链路是接收信号分为1～6GHz、6～18GHz 2个频段，分别送入接收下变频模块对应端口，对于1～18GHz频段的截获信号，在每个通道内先进行限幅、滤波、低噪声放大、功率控制、自检选通后分别用开关滤波滤除谐波及带外信号，再与宽带本振20～40GHz变频至一中频22GHz±0.25GHz/0.5GHz 后再开关滤波、放大输出。

通过开关滤波可滤除谐波杂
20中国设备工程 2023.10（下）。

附件32020年度重点研发计划主动设计申报指南工业领域一、自主可控芯片（一）专用高性能芯片研发及应用。

主要研究内容：研究神经网络、生物启发优化计算、演化计算、大数据分析与处理等关键技术，突破软硬件划分、软硬件协同设计验证、低功耗设计等技术，开展制备技术、工艺设计与产品可靠性研究；研究基于RISC-V指令集的开源软硬件生态系统，发展自主可控处理器。

实施目标：开发出自主可控的深度学习计算芯片，开发出基于RISC-V指令集构架的开源芯片，研制高集成度系统级SoC芯片，并实现示范应用。

申报主体：企业或企业牵头产学研联合申报，优先支持组建创新联合体申报。

（二）计算机视觉人工智能芯片研发。

主要研究内容：开展卷积神经网络并行计算架构、高效率内存带宽管理、高速灵活神经网络核心算法、全异构加速等智能视觉芯片关键技术研究，实现对1080P以上分辨率的视频进行目标智能分析等多项任务支持。

实施目标：开发出低功耗、多场景适配和高效计算能力的计算机视觉专用芯片，并实现在智能安防等领域的示范应用，优先支持组建创新联合体申报。

（三）5G专用芯片与系统研发及应用。

主要研究内容：研究硅基多通道单片集成设计、通道隔离设计、高精度幅相控制、器件参数仿真与电磁场联合设计等关键技术；研究sub 6GHz和毫米波频段射频前端芯片与高度集成化射频模组技术，突破高效率高线性度功放设计、大规模天线多通道射频集成以及超高清视频传输、物联网系统综合等关键技术，拓展5G应用场景。

实施目标：开发出28GHz毫米波相控阵芯片、高效率高线性度sub 6GHz和毫米波频段射频前端芯片、一体化多模射频前端模组、数字后传系统、超高清8K视频编码和传输便携设备等5G专用芯片与系统，并实现示范应用。

申报主体：企业或企业牵头产学研联合申报，优先支持组建创新联合体申报。

（四）新型存储芯片与系统研发及应用。

主要研究内容：研究嵌入式磁性随机存储器（MRAM）电路模块与实现及制造工艺等技术，研究基于嵌入式MRAM的新型存储架构微控制单元（MCU）产品及其调试工具、外围电路制备技术；研究硬盘阵列架构技术，实现加数据流高速加密/解密的功能；研究新型伪静态随机存储器（PSRAM）制备技术。

系统集成中的高阻硅IPD技术刘勇【摘要】Integrated passive device(IPD)technology can integrate discrete passive devices into a substrate,and improve the Q factor and system integration level. The inductor whose Q factor is up to 70 can be prepared by high resistance silicon IPD (HRS-IPD) technology because the HRS substrate has a good RF property. HRS-IPD based on thin film technology has the characteristics of high precision and high integration;meanwhile,by which the feature size can be reduced by one order of mag-nitude. Batch fabrication with lower cost can be realized with the mature silicon technology. Furthermore,HRS-IPD technology can be combined with through silicon via(TSV)technology to realize 3D system packaging. The analyses indicate that the HRS-IPD technology has a good application prospect in system integration.%集成无源器件（IPD）技术可以将分立的无源器件集成在衬底内部，提高器件Q值及系统集成度。

星载射频芯片的研究和开发一直是航天科技领域的一个重要方向。

射频芯片的性能直接影响了卫星通信、导航和遥感等功能的实现，因此对射频芯片的工艺技术和材料选择有着严格的要求。

在相关研究领域中，硅基和砷化镓工艺是两种常用的工艺技术，本文将对这两种工艺进行比较分析，并探讨它们在星载射频芯片应用中的优势和劣势。

一、硅基工艺1. 硅基工艺是目前射频芯片工艺领域的主流之一。

其优势在于成本低、工艺成熟、稳定性好，特别适合大规模集成电路生产。

硅基射频芯片在通信、雷达等领域有着广泛的应用。

2. 硅基工艺在射频芯片设计上有着成熟的经验，有着一套完善的设计流程和设计工具。

通过特殊的工艺处理，可以实现高性能的射频器件，如低噪声放大器、功率放大器等。

3. 然而，硅基工艺也存在着一些不足，尤其是在高频性能和功率密度方面。

硅基器件的损耗较大，在高频段性能较差。

硅基器件的集成度较低，很难实现高功率密度的射频芯片。

二、砷化镓工艺1. 砷化镓工艺相比硅基工艺，在射频领域有着更为出色的性能表现。

砷化镓材料具有优良的导电特性和热特性，可以实现高功率、高效率的射频器件。

2. 砷化镓工艺在集成度和功率密度方面有着显著的优势。

通过多晶砷化镓技术，可以实现高集成度的射频芯片设计，从而减小射频系统的体积和重量。

3. 砷化镓工艺在高频性能上也表现突出，其损耗较小，在微波和毫米波频段有着出色的性能。

这使得砷化镓工艺在宽带通信、卫星导航等高频应用中具有巨大的发展潜力。

三、硅基工艺和砷化镓工艺的比较1. 从工艺成熟度和成本角度看，硅基工艺优势明显；从性能和应用角度看，砷化镓工艺更具优势。

2. 在射频芯片应用中，硅基工艺适合于低功率、窄带的应用，如无线终端通信、WIFI等；而砷化镓工艺更适合于高功率、宽带的应用，如卫星通信、雷达系统等。

3. 随着卫星通信、导航、遥感等领域的发展，对射频芯片的要求越来越高，因此砷化镓工艺在星载射频芯片中的应用前景十分广阔。

硅基工艺和砷化镓工艺各自具有独特的优势和局限性，在星载射频芯片应用中需要根据具体的应用需求进行选择。

现代电子技术Modern Electronics TechniqueAug.2022Vol.45No.162022年8月15日第45卷第16期0引言随着射频传感器在工艺上的突破，毫米波雷达已经应用在不同领域，包括自动驾驶的巡航系统、路面测速及安防方面。

不同于目前主流光学摄像头设备，毫米波雷达具备了高精度、抗干扰、全天候工作的特性，在自动驾驶、安防检测等领域具有更加优秀的表现[1]。

对毫米波雷达目标检测性能的要求不断提高，导致大量数据需DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2022.16.007引用格式：麦超云，黄传好，刘子明.基于ZYNQ 的双ADC 数据采集系统的设计与实现[J].现代电子技术，2022，45（16）：35⁃39.基于ZYNQ 的双ADC 数据采集系统的设计与实现麦超云，黄传好，刘子明（五邑大学智能制造学部，广东江门529020）摘要：目前使用的毫米波雷达主要采用线性调频连续波的方式，该调制方式短时间内会产生海量数据，对采集系统的实时传输要求严格。

另外，市场上没有合适的24GHz 毫米波雷达采集系统的采集板卡。

针对上述问题，文中提出一种基于ZYNQ 的8通道毫米波雷达高速数据采集系统。

整个采集系统将ZYNQ 芯片作为主控，通过串行外设接口控制24GHz 毫米波射频前端；内部通过状态机控制2颗AD9228芯片构成4组正交采集通道；上位机通过串行接口控制该采集系统，实现千兆网口完成ADC 采集之后的数据传输，同时上位机采用多进程方式对数据进行接收处理，并将目标信息实时显示。

实际测试结果表明：文中系统能够完成实地数据采集及传输，网络传输平均速率为150Mb/s ，丢包率为0；相比于其他现成采集系统，能够有效降低二次开发的难度，可为后期算法处理提供一套小体积、低功耗的数据采集系统。

关键词：毫米波雷达；数据采集；数据接收；数据传输；ZYNQ ；系统设计；系统测试中图分类号：TN957⁃34文献标识码：A文章编号：1004⁃373X （2022）16⁃0035⁃05Design and implementation of double ADC data acquisition system based on ZYNQMAI Chaoyun ，HUANG Chuanhao ，LIU Ziming（Faculty of Intelligent Manufacturing ，Wuyi University ，Jiangmen 529020，China ）Abstract ：At present ，the millimeter wave radar mainly adopts the mode of linear frequency modulation continuous wave ，which will produce a large amount of data in a short time ，and has strict requirements on the real ⁃time transmission of the acquisition system.However ，there is no suitable acquisition boards for the 24GHz millimeter wave radar acquisition system in the market.On this basis ，an 8⁃channel millimeter⁃wave radar high⁃speed data acquisition system based on ZYNQ is proposed.In the entire acquisition system ，the ZYNQ chip is taken as the main control one to control the 24GHz millimeter⁃wave ratio frequency front⁃end by means of the serial peripheral interface.In the internal of the system ，the state machine is used to control two AD9228chips to form four sets of orthogonal acquisition channels.An upper computer is used to control the acquisitionsystem through a serial interface to realize the data transmission of Gigabit Ethernet port after ADC acquisition ，receive and process the data in the multi⁃process mode ，and display the target information in real time.The actual testing results show that the system can complete collection and transmission of field data ，the average transmission rate of the network can reach 150Mb /s ，and the packet loss rate is 0.In comparison with other ready⁃made collection systems ，this system can effectivelyreduce the difficulty of secondary development and provide a small volume and low power consumption data acquisition system for later algorithm processing.Keywords ：millimeter wave radar ；data acquisition ；data reception ；data transmission ；ZYNQ ；system design ；systemtesting收稿日期：2022⁃01⁃06修回日期：2022⁃02⁃16基金项目：国家自然科学基金项目（61771347）；广东普通高校人工智能重点领域专项（2019KZDZX1017）；广东省基础与应用基础研究基金（2019A1515010716）；广东省普通高校基础研究与应用基础研究重点项目（2018KZDXM073）；广东省数字信号与图像处理技术重点实验室开放基金（2019GDDSIPL⁃03）35现代电子技术2022年第45卷采集和处理，因此对数据传输的实时性要求严苛[2]。

毫米波接收机前端研究的开题报告一、问题的背景毫米波无线通信，是指在毫米波频段（30-300GHz）中进行无线通信的一种通信方式。

毫米波无线通信具有高速率、大容量、高可靠性等优点，被广泛应用于5G通信、无人驾驶、医疗诊断等领域。

这种无线通信的关键是毫米波接收机前端。

毫米波接收机前端是一个高度集成化、高复杂度的系统，需要克服很多技术难点，如低噪声放大器的设计、可用带宽的扩展、抗干扰能力的提高等。

因此，研究毫米波接收机前端的原理和设计方法，对于推动毫米波无线通信的发展，具有重要的意义。

二、研究的目的和意义本研究的目的是研究毫米波接收机前端的原理和设计方法。

具体目标包括以下几个方面：1、系统性学习毫米波接收机前端的基本原理、架构及设计方法；2、深入理解毫米波接收机前端各模块之间的相互作用及其设计关键；3、分析国内外毫米波接收机前端技术的研究现状和趋势，寻找研究方向和创新点；4、设计一款毫米波接收机前端，验证研究结果的有效性和可行性。

本研究的意义在于提升我国毫米波通信系统的技术水平，推动我国毫米波通信系统的产业化进程，促进我国科技的进步和经济的发展。

三、研究的内容和方法本研究的主要内容包括以下几个方面：1、对毫米波接收机前端的原理、架构及设计方法进行系统性学习；2、分析并总结毫米波接收机前端技术的国内外研究现状和发展趋势；3、探究毫米波无线通信对毫米波接收机前端的要求，设计符合要求的毫米波接收机前端，采用半实物仿真等方法进行验证。

本研究采用文献阅读法、网络调研法、实验验证法等方法进行研究。

通过文献阅读法，深入了解毫米波接收机前端的基本原理和研究进展，了解毫米波无线通信的应用场景和对毫米波接收机前端的技术要求；通过网络调研法，了解国内外毫米波接收机前端技术的最新发展趋势和研究进展；通过实验验证法，验证所设计的毫米波接收机前端的有效性和可行性，并对其性能进行评估。

四、研究的预期结果本研究的预期结果包括以下几个方面：1、深入了解毫米波接收机前端的基本原理和设计方法；2、了解国内外毫米波接收机前端技术的最新发展趋势和研究进展；3、设计一款符合要求的毫米波接收机前端，并对其进行验证；4、评估该毫米波接收机前端的性能，为毫米波无线通信的发展提供重要技术支撑。

毫米波上下变频器及相控阵波束赋形芯片研发和产业化项目-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:毫米波通信技术是当前移动通信领域研究的热点之一。

随着无线通信需求的不断增长，传统的射频波段已经无法满足高速传输和大容量通信的要求。

而毫米波通信技术通过利用高频段的电磁波，可以提供更大的频谱资源和更高的传输速率，因此被广泛应用于5G通信等领域。

然而，毫米波通信存在着许多技术挑战。

其中之一是频率空间覆盖范围较窄，信号传输会受到路径损耗和衰减的影响，导致传输距离较短。

为了克服这一问题，上下变频器被引入到毫米波通信系统中。

上下变频器可以实现将高频信号转换成低频信号进行处理，以增加信号的传输距离。

相控阵波束赋形芯片则是在毫米波通信中实现高效通信的关键技术之一。

相控阵波束赋形芯片通过对发射和接收的天线阵列进行精确的相位控制，可以实现信号的定向传输和接收。

这种技术不仅可以提高信号的传输距离和传输速率，还可以抵抗多径效应和干扰，提高通信系统的可靠性和稳定性。

本文重点研究了毫米波上下变频器和相控阵波束赋形芯片的研发和产业化项目。

通过对这两个关键技术的深入研究和开发，可以提高毫米波通信系统的性能和可靠性，从而推动5G通信和其他高速无线通信技术的发展。

研发项目的意义在于促进我国通信技术的创新和产业化，提升我国在国际通信领域的竞争力。

产业化前景展望包括了对毫米波通信技术在5G 通信、智能交通、智能制造等领域的广泛应用，并对相关产业链的发展进行了展望。

1.2 文章结构本文将分为三个部分进行阐述。

首先，在引言部分概述毫米波上下变频器及相控阵波束赋形芯片研发和产业化项目的背景和意义。

然后，在正文部分分别介绍毫米波上下变频器研发和相控阵波束赋形芯片研发的关键技术和进展情况。

最后，在结论部分总结研发项目的意义，并探讨其产业化前景展望。

通过这样的结构，本文旨在全面介绍该项目的技术研究成果和实际应用前景。

接下来，将分别详细介绍这三个部分的内容。

宽带宽角有源相控阵天线单元研究一、综述随着科技的不断发展，宽带宽角有源相控阵天线单元在雷达、通信、导航等领域的应用越来越广泛。

本文将对宽带宽角有源相控阵天线单元的研究进行综述，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

宽带宽角有源相控阵天线单元作为有源相控阵天线的一种，具有高增益、宽波束、高分辨率等优点。

随着电子技术的不断进步，宽带宽角有源相控阵天线单元的研究取得了显著的进展。

从最初的硅基材料到现在的砷化镓、氮化镓等第三代半导体材料，天线单元的性能得到了极大的提升。

随着微电子技术和封装技术的不断发展，宽带宽角有源相控阵天线单元的尺寸逐渐减小，重量也越来越轻，为实际应用提供了更多的可能性。

在宽带宽角有源相控阵天线单元的研究中，阵列形式、指向控制、功率分配等方面都是重要的研究方向。

阵列形式主要包括矩形、圆形、六边形等，不同的阵列形式具有不同的优缺点，适用于不同的应用场景。

指向控制是通过改变每个辐射元的相位差来实现波束的指向控制，是提高天线性能的关键技术之一。

功率分配则是通过合理分配各个辐射元的功率，实现阵列的高效率、高增益等性能。

宽带宽角有源相控阵天线单元的研究还涉及到与其他系统的集成问题，如与微波毫米波系统的集成、与射频前端模块的集成等。

这些集成问题对于提高系统的整体性能具有重要意义。

宽带宽角有源相控阵天线单元作为现代通信和雷达系统的重要组成部分，其研究具有重要的理论价值和实际意义。

随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现，宽带宽角有源相控阵天线单元的性能将得到进一步的提升，为实际应用带来更多的便利。

1.1 研究背景与意义随着科技的飞速发展，宽带宽角有源相控阵天线单元在现代通信系统中扮演着越来越重要的角色。

这种天线单元具有高增益、宽波束、低副瓣以及可调节的方向图等特点，因此在雷达、卫星通信、移动通信等领域具有广泛的应用前景。

如何实现高增益与宽波束之间的平衡？传统天线设计往往在提高增益的会导致波束宽度变窄，这在某些应用场景中可能无法满足需求。