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雷達物位計前段技術研究突破

作者:鴻興而泰 來源:本站 發表時間:2016-1-24 19:29:07 查看:
如今工業領域對物位測量精度的要求越來越高。相較于傳統物位測量方式,雷達物位計由于不受測量環境的溫度、壓力、粉塵、水汽等干擾因素影響,同時具有精度高、功耗低、維護性好等特點,因而應用前景良好。但是市面上銷售的雷達物位計大量依賴進口且價格昂貴。因此研制成本低、精度高的雷達物位計具有很大的實際意義。
  本文從非接觸雷達物位計測量原理出發,研究對比了不同雷達物位測量方式的優劣,分析比較了不同脈沖雷達的載波頻率,最終選用K波段脈沖雷達物位計作為本次課題的設計方案。根據所選方案,對物位計的總體系統結構進行了規劃與設計,并對各模塊性能指標進行了合理分配。混頻器、振蕩器和脈沖發生器作為脈沖雷達物位計中的三項關鍵部件,本文分別對以上三個部件做了詳細的分析與設計。
  采用Skyworks公司的肖特基二極管DMK2790設計了基于混合環結構的K波段單平衡混頻器。該混頻器用于對回波信號進行脈沖采樣,以拓寬收發脈沖時間差,降低時間測定難度。實物測試時,本振功率7dBm,射頻信號以-20dBm輸入,射頻頻率在26GHz~27GHz范圍內,測試結果表明:變頻損耗優于10dB,射頻端反射系數優于-12dB,輸入1dB功率壓縮點為2.5dBm,本振-中頻的隔離度優于49.5dB,射頻-中頻的隔離度優于44dB,射頻-本振隔離度優于30dB,中頻雜散較小。
  基于Infineon公司的BFP640設計了K波段諧波振蕩器,該振蕩器用于為脈沖雷達物位計提供發射載波。實物測試結果表明:二次諧波輸出頻率為25.3GHz,輸出功率為-6.4dBm,基波抑制優于4dB。
  利用MA/COM公司的階躍恢復二極管MA44768設計了納秒級窄脈沖發生器,該脈沖發生器為物位計提供脈沖信號。仿真結果表明:以頻率為10MHz峰峰值6V的方波信號激勵脈沖發生器,輸出脈沖幅度大于6V,脈沖寬度小于700ps。
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