一种雷达物位测量系统技术方案

本文公开了一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置、微带双分支定向耦合器和天线，雷达信号收发装置包括发射电路和接收电路；所述系统还包括：功率吸收装置和多个阻抗匹配装置；发射电路、接收电路和天线均通过对应的阻抗匹配装置分别与微带双分支定向耦合器的第一端口、第二端口和第三端口相连；功率吸收装置与微带双分支定向耦合器的第四端口相连；第一端口和第二端口互为隔离端口。本文的技术方案能将雷达物位测量系统的雷达工作频率提高到毫米波波段，从而提高物位测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达物位测量系统
本技术涉及物位测量
，尤其涉及的是一种雷达物位测量系统。
技术介绍
调频连续波(FrequencyModulatedCarrierWave，简称FMCW)雷达是一种在高精度雷达测距中使用的技术。调频连续波雷达的物位测量原理是：按一定斜率的三角波方式调制发送高频信号，通过检测回波和发射波之间的频率差或相位差来测量物位。如图1所示，一种调频连续波雷达物位测量系统通常包括调频连续波雷达信号收发装置10、λ/4定向耦合器20与天线30(收发一体)。其中，调频连续波雷达信号收发装置10中的发射电路101按一定斜率的三角波方式调制发送高频信号，该信号经过λ/4定向耦合器20到达天线30，由天线30将高频信号发射至被测物表面，从被测物表面返回的高频信号被同一天线30接收，并经过λ/4定向耦合器20回送至调频连续波雷达信号收发装置10中的接收电路102，调频连续波雷达信号收发装置10中的混频电路103将接收信号与发送信号进行混频得到中频信号，调频连续波雷达信号收发装置10中的处理单元104对所述中频信号进行处理得到物位数据。微带线分支定向耦合器是一种常用的λ/4定向耦合器。由于微带线分支定向耦合器在结构和加工制造方面比波导和同轴线简便，因此在λ/4定向耦合器领域得到了广泛应用。如图2所示，一种微带双分支定向耦合器由主线、副线及两条耦合分支线组成。AB是主线，DC是副线，AD和BC是分支线，两条分支线的长度及间隔均为四分之一波长(λ/4)。在端口(1)有输入而其他端口匹配时，端口(2)和端口(3)有等幅不同相输出，端口(2)输出比端口1输入信号滞后90°，端口(3)输出比端口(1)输入信号滞后180°，端口(2)和端口(3)输出相位相差90°，这是一个90°正交3dB耦合器。端口(4)无输出。微带分支线耦合器具有很好的对称性，四端口中任何一端口均可作为输入端口。相关技术中，雷达工作频率在厘米波波段的调频连续波雷达物位计通常采用特征阻抗是50欧姆的微带线制作上述微带双分支定向耦合器。当雷达工作频率升高到毫米波波段时，由于50欧姆的微带线的宽度太宽，导致微带双分支定向耦合器中心的矩形孔尺寸太小而无法加工，影响了调频连续波雷达物位计向毫米波波段发展。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种雷达物位测量系统，能够将雷达物位测量系统的雷达工作频率升高到毫米波波段，从而提高物位测量精度。本技术实施例提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置10、微带双分支定向耦合器20和天线30，所述雷达信号收发装置10包括发射电路101和接收电路102；所述系统还包括：功率吸收装置40和多个阻抗匹配装置50；所述发射电路101、接收电路102和天线30均通过对应的阻抗匹配装置50分别与所述微带双分支定向耦合器20的第一端口、第二端口和第三端口相连；所述功率吸收装置40与所述微带双分支定向耦合器20的第四端口相连；所述第一端口和所述第二端口互为隔离端口。与相关技术相比，本技术提供的一种雷达物位测量系统，通过改变微带双分支定向耦合器的微带线特征阻抗(端口特征阻抗)，使得所述微带双分支定向耦合器的微带线线宽变窄，中心矩形孔尺寸变大，从而使该器件的生产加工成为可能；在微带双分支定向耦合器与雷达信号收发装置之间连接阻抗匹配装置，使得微带双分支定向耦合器能够与雷达信号收发装置、天线之间阻抗匹配。改进后的雷达物位测量系统能够工作在毫米波波段，从而实现更高的测量精度。附图说明图1为现有技术中的一种雷达物位测量系统的原理示意图；图2为现有技术中的一种微带双分支定向耦合器的原理示意图；图3为本技术实施例的一种雷达物位测量系统的示意图；图4-a为本技术实施例的一种阻抗匹配装置的示意图；图4-b为本技术实施例的另一种阻抗匹配装置的示意图；图5-a为本技术实施例的第一种功率吸收装置的示意图；图5-b为本技术实施例的第二种功率吸收装置的示意图；图5-c为本技术实施例的第三种功率吸收装置的示意图；图6为示例1中一种调频连续波雷达物位测量系统的示意图；图7为示例1中一种微带双分支线定向耦合器与阻抗匹配装置连接的示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。如图3所示，本技术实施例提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置10、微带双分支定向耦合器20和天线30，所述雷达信号收发装置10包括发射电路101和接收电路102；所述系统还包括：功率吸收装置40和多个阻抗匹配装置50；所述发射电路101、接收电路102和天线30均通过对应的阻抗匹配装置50分别与所述微带双分支定向耦合器20的第一端口、第二端口和第三端口相连；所述功率吸收装置40与所述微带双分支定向耦合器20的第四端口相连；所述第一端口和所述第二端口互为隔离端口。在一种实施方式中，所述阻抗匹配装置50包括：第一传输微带线501、微带线阻抗变换器502和第二传输微带线503；所述微带线阻抗变换器502连接在所述第一传输微带线501和所述第二传输微带线503之间；在一种实施方式中，所述微带线阻抗变换器502包括：λ/4微带线阻抗变换器，或者微带渐变阻抗变换器；其中，图4-a是所述微带线阻抗变换器为λ/4微带线阻抗变换器时所述阻抗匹配装置50的示例。图4-b是所述微带线阻抗变换器为微带渐变阻抗变换器时所述阻抗匹配装置50的示例。在一种实施方式中，所述微带线阻抗变换器为λ/4微带线阻抗变换器，所述第一传输微带线501的特征阻抗为z1，所述第二传输微带线503的特征阻抗为z01，所述λ/4微带线阻抗变换器的特征阻抗为在一种实施方式中，所述微带线阻抗变换器为微带渐变阻抗变换器，所述第一传输微带线501的特征阻抗为z1，所述第二传输微带线503的特征阻抗为z01，所述微带渐变阻抗变换器的特征阻抗的下限为z1，上限为z01；其中，z1小于z01；在一种实施方式中，如图5-a所示，所述功率吸收装置40包括：传输微带线401和匹配负载402；其中，所述传输微带线401的第一端与所述微带双分支定向耦合器的第四端口相连，第二端与所述匹配负载402相连；所述传输微带线401的特征阻抗与所述微带双分支定向耦合器的第四端口z04的特征阻抗相等，所述匹配负载402的阻抗与所述传输微带线401的特征阻抗相等；其中，所述匹配负载402上覆盖吸波材料，或者所述匹配负载402和所述传输微带线401上均覆盖吸波材料。所述吸波材料用于吸收电磁波；在一种实施方式中，所述功率吸收装置40包括：阻抗匹配装置50和匹配负载402；所述匹配负载402的阻抗小于所述微带双分支定向耦合器20的第四端口的特征阻抗；在一种实施方式中，图5-b是阻抗匹配装置50中采用λ/4微带线阻抗变换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达物位测量系统，其特征在于，包括：雷达信号收发装置(10)、微带双分支定向耦合器(20)和天线(30)，所述雷达信号收发装置包括发射电路(101)和接收电路(102)；所述系统还包括：功率吸收装置(40)和多个阻抗匹配装置(50)；所述发射电路(101)、接收电路(102)和天线(30)均通过对应的阻抗匹配装置(50)分别与所述微带双分支定向耦合器(20)的第一端口、第二端口和第三端口相连；所述功率吸收装置(40)与所述微带双分支定向耦合器(20)的第四端口相连；所述第一端口和所述第二端口互为隔离端口。

【技术特征摘要】
1.一种雷达物位测量系统，其特征在于，包括：雷达信号收发装置(10)、微带双分支定向耦合器(20)和天线(30)，所述雷达信号收发装置包括发射电路(101)和接收电路(102)；所述系统还包括：功率吸收装置(40)和多个阻抗匹配装置(50)；所述发射电路(101)、接收电路(102)和天线(30)均通过对应的阻抗匹配装置(50)分别与所述微带双分支定向耦合器(20)的第一端口、第二端口和第三端口相连；所述功率吸收装置(40)与所述微带双分支定向耦合器(20)的第四端口相连；所述第一端口和所述第二端口互为隔离端口。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述功率吸收装置(40)包括：传输微带线(401)和匹配负载(402)。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述功率吸收装置(40)包括：阻抗匹配装置(50)和匹配负载(402)；所述匹配负载(402)的阻抗小于所述微带双分支定向耦合器(20)的第四端口的特征阻抗。4.如权利要求1或3所述的系统，其特征在于：所述阻抗匹配装置(50)包括：第一传输微带线(501)、微带线阻抗变换器(502)和第二传输微带线(503)；所述微带线阻抗变换器(502)连接在所述第一传输微带线(501)和所述第二传输微带线(503)之间。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述微带线阻抗变换器(502)包括：λ/4微带线阻抗变换器，或者微带渐变阻抗变换器。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述微带线阻抗变换器(502)为λ/4微带线阻抗变换器，所述第一传输微带线(501)是特征阻抗为z1的传输微带线，所述第二传输微带线(503)是特征阻抗为z01的传输微带线，所述λ/4微带线阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：周雷，
申请(专利权)人：北京古大仪表有限公司，周雷，
类型：新型
国别省市：北京,11