【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 率上)。 毫米波電子系統(tǒng)具有如下特性:① 小天線孔徑具有較高的天線增益。② 高跟蹤精度和制導(dǎo)精度。 ③ 不易受電子干擾。④ 低角跟蹤時(shí)多徑效應(yīng)和地雜波干擾小。⑤ 多目標(biāo)鑒別性能好。 ⑥ 雷達(dá)分辨率高。 ⑦ 大氣衰減“諧振點(diǎn)”可作保密傳輸。利用大氣窗口的毫米波頻率可實(shí)現(xiàn)大容量的衛(wèi)星地面通信或地面河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文15中繼通信。利用毫米波天線的窄波束和低旁瓣性能可實(shí)現(xiàn)低仰角精密跟蹤雷達(dá)和成像雷達(dá)。在遠(yuǎn)程導(dǎo)彈或航天器重返大氣層時(shí)，需采用能順利穿透等離子體的毫米波實(shí)現(xiàn)通信和制導(dǎo)。高分辨率的毫米波輻射計(jì)適用于氣象參數(shù)的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠(yuǎn)鏡探測(cè)宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質(zhì)的成分。用在軍事領(lǐng)域比較多比如在雷達(dá)、制導(dǎo)、戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略通信、電子對(duì)抗、遙感、輻射測(cè)量等。（2） 毫米波的接受與發(fā)射發(fā)射／接收技術(shù)是毫米波雷達(dá)的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。毫米波發(fā)射系統(tǒng)的射頻源大致可分為三類：第一類是電真空器件構(gòu)成的源：第二類是固態(tài)器件構(gòu)成的源；第三類是其他方式產(chǎn)生的源，例如光導(dǎo)毫米波源等。在電真空器件中，已得到成熟發(fā)展的是回旋管。目前回旋管毫米波源的效率可達(dá) 40％，60GHz 頻率上源的連續(xù)功率達(dá)200kW。俄羅斯和美國(guó)已經(jīng)采用回旋管器件裝備雷達(dá)和制導(dǎo)系統(tǒng)。在目前研制出來(lái)的各類固態(tài)器件中。雪崩二極管(IMPATT)和耿氏二極管(Gunn)是最適合做毫米波射頻源的。準(zhǔn)光學(xué)功率合成是美國(guó)提出的一種具有很好的應(yīng)用前景的功率合成技術(shù)，利用它能制造出更為緊湊的毫米波導(dǎo)引頭。準(zhǔn)光學(xué)合成利用天線和透鏡在空間將微波及毫米波固態(tài)器件的功率組合在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)。將光學(xué)導(dǎo)電效應(yīng)用來(lái)控制毫米波固態(tài)器件時(shí)。其寬帶寬、損耗低、在控制和被控制元件之間幾乎完全隔離、抗電磁干擾性好、質(zhì)量小、緊湊、響應(yīng)迅速且可單片集成。近年來(lái)，毫米波接收機(jī)技術(shù)已取得相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，非冷卻式毫米波外差接收機(jī)的性能水平已達(dá)到可與微波頻段的水平相比較的程度。實(shí)踐證明，在這些接收機(jī)中采用梁式引線的砷化鎵半導(dǎo)體器件，對(duì)于頻率在30～100GHz 范圍內(nèi)的接收機(jī)設(shè)計(jì)也是很合適的。隨著毫米波集成電路技術(shù)的發(fā)展，通常把振蕩、放大、混頻和其他控制器件集成為一個(gè)子系河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文16統(tǒng)，這樣接收機(jī)／發(fā)射機(jī)集成在一起，能大幅度降低尺寸和質(zhì)量，同時(shí)也降低了成本。目前，頻率高達(dá) 94GHz 的集成振蕩器、放大器、混頻器、衰減器和相移器已批量生產(chǎn)。特別是在利用光學(xué)外差作用產(chǎn)生精確的毫米波信號(hào)，準(zhǔn)光學(xué)極化處理、濾波、功率合成、收發(fā)雙工、控制放大器增益。毫米波檢波和下變頻，光電轉(zhuǎn)換等方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。可以大大提高毫米波導(dǎo)引頭的性能。 信號(hào)處理器是導(dǎo)引頭的核心部件。它要完成許多重要的工作，例如控制發(fā)射機(jī)的工作射頻和脈沖重復(fù)頻率，多普勒頻率跟蹤，目標(biāo)識(shí)別和抗干擾，末制導(dǎo)指令計(jì)算，導(dǎo)彈自檢和導(dǎo)引頭工作邏輯控制等。厘米波雷達(dá)中已廣泛采用的信號(hào)處理技術(shù)，諸如脈沖壓縮、視頻積累、極化分集、動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)、擴(kuò)頻、頻率捷變、極化捷變和合成孔徑以及線性預(yù)測(cè)法、Capon 型法、信號(hào)子空間法、參量目標(biāo)模型濾波法等這些超分辨技術(shù)都已經(jīng)在毫米波雷達(dá)中得到應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)技術(shù)以及毫米波技術(shù)的不斷發(fā)展，采用光學(xué)互連的極高速信號(hào)處理器正受到技術(shù)先進(jìn)國(guó)家的重視。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究項(xiàng)目局于 2022 年啟動(dòng)了一項(xiàng)模擬光學(xué)信號(hào)處理技術(shù)研究計(jì)劃，旨在研究工作頻段在 20MHz～100GHz頻段范圍內(nèi)的光學(xué)信號(hào)處理技術(shù)（3） 毫米波雷達(dá)測(cè)距原理毫米波雷達(dá)向外發(fā)射的頻率隨時(shí)間線性變化，若有目標(biāo)時(shí)反射回波，將發(fā)射波和回波信號(hào)混頻，從混頻器輸出，再?gòu)念l譜信號(hào)中提取含目標(biāo)相對(duì)距離和速度信息。對(duì)FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）汽車?yán)走_(dá)，發(fā)射波頻率按周期性三角波變化，設(shè)發(fā)射波和回波時(shí)間差td，則：2R＝Ctd (1)式中：R 為目標(biāo)距離；C 為光速。根據(jù)多譜勒效應(yīng)原理，當(dāng)發(fā)射物體和反射物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生頻移fd，并且以下公式成立：河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文17V＝[(C*fd)/2f0] (2)圖22 發(fā)射波與回波波形如圖22，設(shè)發(fā)射信號(hào)上升和下降階段分別為f(t+)、f(t)，K 為斜率，則：f(t+)＝fmin+kt (3)f(t)＝fmaxkt (4)對(duì)應(yīng)回波信號(hào)為fb(t+)、fb(t)：fb(t+)＝fmin+k(tτ)+fd (5)fb(t)＝fmink(tτ)+fd (6)混頻后輸出的差拍信號(hào)為：fe (t + ) = ︱f (t + ) ? fb(t +)︱= k * t fd (7)fe (t ) = ︱f (t ) ? fb(t )｜= k * t + fd (8)計(jì)算出目標(biāo)的相對(duì)距離R 和相對(duì)速度V 為：R = C*T[fe (t ) + fe (t+ )]/（4ΔF）V = C*[fe(t) fe(t+)]/（4f0）ΔF 為發(fā)射波帶寬，f0 為發(fā)射波中心頻率。 AT89C2051 單片機(jī)的性能及特點(diǎn)河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文18AT89C2051 是由 ATMEL 公司推出的一種小型單片機(jī)。其主要特點(diǎn)為采用 Flash 存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與 MCS51 完全兼容，可以很快被中國(guó)廣大用戶接受，其程序的可擦寫(xiě)特性，使得開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)比較容易。(1) 引腳AT89C2051 的共有 20 條引腳，引腳如圖 23 所示： 圖 23 AT89C2051 引腳圖引腳功能說(shuō)明：① Vcc:電源端② GND:接地端③ P1 口: P1 口共 8 腳，準(zhǔn)雙向端口。P1 口是一 8 位雙向 I/O 口。引腳 ~ 提供內(nèi)部上拉電阻。 和 還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的通向輸入（AIN0）和反相輸入（AIN1）河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文19P1 口輸出緩沖器可吸收 20mA 的電流，并能直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示。當(dāng) P1 口引腳寫(xiě)入“1”時(shí)，可用作輸入端。當(dāng)引腳 ~用作輸入端并被外部拉低時(shí)，將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流（I IL）。P1 口還在 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間接收代碼數(shù)據(jù)。④ P3 口：P3 口的 ~, 是帶有上拉電阻的 7 個(gè)雙向I/O 引腳。 用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸入信號(hào)，并且作為一通用 I/O 引腳而不訪問(wèn)。P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。當(dāng) P3 口引腳寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸出端時(shí)，被外部拉底的 P3 口引腳將用上拉電阻而輸出電流（I IL）。P3 口還用于實(shí)現(xiàn) AT89C2051 的各種功能，如表 11 所示表 11 AT89C2051 引腳 P3 的各種功能端口/引腳 功能 RXD(串行輸入端口) TXD(串行輸出端口) INT0(外中斷 0) INT1(外中斷 1) T0(定時(shí)器 0 外部輸入) T1(定時(shí)器 1 外部輸入)P3 口還接收一些用于 Flash 存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)控制信號(hào)?！?共 7 腳，準(zhǔn)雙向端口，并且保留了全部的 P3 的第二功能，如 、P3..1 的串行通訊功能，、P3..3 的中斷輸入功能,、 的定時(shí)器輸入功能。⑤ RST：復(fù)位輸入。RST 一旦變成高電平所有的 I/O 引腳復(fù)位到“1”。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，持續(xù)給 RST 引腳的兩個(gè)機(jī)器周期河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文20需要 12 個(gè)振蕩器和時(shí)鐘周期。⑥ XTAL1:作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。⑦ XTAL2:作為振蕩器反相放大輸出。在引腳的驅(qū)動(dòng)能力上面，AT89C2051 具有很強(qiáng)的下拉能力，P1,P3 口的下拉能力均可達(dá)到 20mA。相比之下，AT89C51/AT87C51 的端口下拉能力每腳最大為 15mA。但是限定 9 腳電流之和小于 71mA。這樣，引腳的平均電流只 9mA。AT89C2051 驅(qū)動(dòng)能力的增強(qiáng)，使得它可以直接驅(qū)動(dòng) LED數(shù)碼管。為了增加對(duì)模擬量的輸入功能，2051 在內(nèi)部構(gòu)造了一個(gè)模擬信號(hào)比較器，其輸入端連到 和 口，比較結(jié)果存入 對(duì)應(yīng)寄存器，（ 在 2051 外部無(wú)引腳） ，原理見(jiàn)圖 24。圖 24 比較器圖圖 25 為測(cè)量示意圖。其中，R 用于測(cè)量門(mén)限的調(diào)節(jié)，IN 端接輸入模擬信號(hào)。VOCR圖 25 測(cè)量示意圖(2) 電源內(nèi)部寄存器河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文21AT89C2051 有很寬的工作電源電壓，可為 ～6V,當(dāng)工作在 3V 時(shí)，電流相當(dāng)于 6V 工作時(shí)的 1/4。89C2051 工作于 12Hz 時(shí)，動(dòng)態(tài)電流為，空閑態(tài)為 1mA,掉電態(tài)僅為 20nA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。（3） 存儲(chǔ)器AT89C2051 片內(nèi)含有 2k 字節(jié)的 Flash 程序存儲(chǔ)器，128 字節(jié)的片內(nèi)RAM,與 80C31 內(nèi)部完全類似。由于 2051 內(nèi)部設(shè)計(jì)全靜態(tài)工作，所以允許工作的時(shí)鐘為 0～20MHz,也就是說(shuō)，允許在低速工作時(shí)，不破壞 RAM內(nèi)容。相比之下，一般 8031 對(duì)最低工作時(shí)鐘限制為 ，因?yàn)槠鋬?nèi)部的 RAM 是動(dòng)態(tài)刷新的。89C2051 不允許構(gòu)造外部總線來(lái)擴(kuò)充程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所以它也不需要 ALEPSEN、RD、WR 一類的引腳。（4） 內(nèi)部 I/O 控制AT89C2051 在內(nèi)部 I/O 控制上繼承了 MCS51 的特性：5 路 2 級(jí)優(yōu)待中斷，串等口，2 路定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，內(nèi)部組成參見(jiàn)圖 26河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文22圖 26 AT89C2051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖AT89C2051 是一個(gè)低功耗、高性能的 CMOS 8 位微處理器, 與MCS251 系列指令集和引腳兼容, 具有以下特點(diǎn): 128 bytes 內(nèi)部 RAM , 2K bytes EPROM（Erasable Programmable ROM，可擦除可編程 ROM） , 15 根 IO 線, 2 個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器, 5 個(gè)兩級(jí)中斷源, 1 個(gè)全雙工串行口, 一個(gè)片內(nèi)精密模擬比較器和片內(nèi)振蕩器, 低功耗的閑置和掉電模式。工作電壓范圍 ～ , 工作頻率取 12MHz。AT89C2051 中的兩個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器寄存器 T0 和 T1, 作定時(shí)器時(shí), 可計(jì)數(shù)機(jī)器周期, 計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的 1/12。 作計(jì)數(shù)器時(shí), 可對(duì)外部輸入引腳 和 上出現(xiàn)從 1 至 0 的變化時(shí)增 1, 計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。 霍爾集成器件測(cè)速原理河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文23（1） 霍爾效應(yīng)1879 年，美國(guó)物理學(xué)家 Edwin Herbert Hall 在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁場(chǎng)作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差；當(dāng)電流通過(guò)金屬箔片時(shí)，若在垂直于電流的方向施加磁場(chǎng)，則金屬箔片兩側(cè)面會(huì)出現(xiàn)橫向電位差的物理現(xiàn)象，這就是霍爾效應(yīng)，霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效應(yīng)。將一塊半導(dǎo)體或?qū)w材料，沿 Z 方向加以磁場(chǎng) B?，沿 X 方向通以工作電流 I，則在 Y 方向產(chǎn)生出電動(dòng)勢(shì) HV，如圖 27 所示，這現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 HV稱為霍爾電壓。+ ++VHEHeFmFb Id BABZXY+ ++ VHEHFmFeBb Id AB (a) (b) 圖 27 霍爾效應(yīng)原理圖實(shí)驗(yàn)表明，在磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電位差 HV與電流強(qiáng)度 I 和磁感應(yīng)強(qiáng)度B 成正比，與板的厚度 d 成反比，即 IBRVH? (1)或 K (2)河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文24式（1）中 HR稱為霍爾系數(shù)，式（2）中 HK稱為霍爾元件的靈敏度，單位為 mv / (mAT)。產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的原因是形成電流的作定向運(yùn)動(dòng)的帶電粒子即載流子（N 型半導(dǎo)體中的載流子是帶負(fù)電荷的電子，P 型半導(dǎo)體中的載流子是帶正電荷的空穴）在磁場(chǎng)中所受到的洛侖茲力作用而產(chǎn)生的。 如圖 27（a）所示，一快長(zhǎng)為 l、寬為 b、厚為 d 的 N 型單晶薄片，置于沿 Z 軸方向的磁場(chǎng) B?中，在 X 軸方向通以電流 I，則其中的載流子——電子所受到的洛侖茲力為 jeVBVqFm?????? (3) 式中 V?為電子的漂移運(yùn)動(dòng)速度，其方向沿 X 軸的負(fù)方向。 e 為電子的電荷量。 指向 Y 軸的負(fù)方向。自由電子受力偏轉(zhuǎn)的結(jié)果，向 A 側(cè)面積聚，同時(shí)在 B 側(cè)面上出現(xiàn)同數(shù)量的正電荷，在兩側(cè)面間形成一個(gè)沿Y 軸負(fù)方向上的橫向電場(chǎng) HE?（即霍爾電場(chǎng)） ，使運(yùn)動(dòng)電子受到一個(gè)沿 Y軸正方向的電場(chǎng)力 eF，A、B 面之間的電位差為 HV（即霍爾電壓） ，則 jbejEqFHHe ??????? (4)將阻礙電荷的積聚，最后達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)有 0?emF???jbVjBH即 e得