一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计制造技术

本申请涉及一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计，属于雷达物位计技术领域。本申请包括：本振模块，用于产生本振信号；发射通路，用于接收本振模块产生的本振信号，并形成电磁波，以向目标物发射出去；接收通路，用于接收目标物反射回的电磁波，并形成反射信号；混频器，用于接收本振模块产生的本振信号，以及接收通路形成的反射信号，并混频形成用于确定物位距离的混频信号。通过本申请，有助于解决调频连续波雷达物位计近端测量盲区的问题，进而提升调频连续波雷达物位计的测量可靠性。

An FMCW radar level meter for measuring material level in container

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计
本申请属于雷达物位计
，具体涉及一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计。
技术介绍
调频连续波雷达物位计是雷达物位计的一种，如图1所示，图1为相关技术中的调频连续波雷达物位计的一个典型结构示意图。图1中，处理模块1是负责数据处理的器件，处理模块1通过频率控制模块2来控制本振模块3输出一个频率改变的本振信号，这种频率的改变一般是随时间线性改变的，也就是线性调频。可以将本振信号分出一路给频率控制模块2做频率控制的反馈信号，如果这个频率控制是开环的控制也可以没有这路反馈信号。本振模块3将本振信号分出一路给环形器4作为调频连续波雷达物位计的发射信号，以及分出一路输入到混频器5。图1中，调频连续波雷达物位计的信号发射和接收共同使用一个微波通路100(下述以发收共用的微波通路100进行表示)，发收共用的微波通路100中的射频连接器(100a、100b)、射频线缆100c、馈源100d、波导100e和天线100f都是收发共用的，通过环形器4来完成信号发射和接收的隔离。如图2所示，图2为相关技术中的环形器4的一个典型结构示意图，当在端口A作为输入时，端口B是输出端，端口C是隔离端；而当在端口B作为输入时，端口C是输出端，端口A是隔离端。对于目前发收共用的微波通路100的调频连续波雷达物位计，端口A连接到本振模块3，端口B连接到发收共用的微波通路100，端口C连接到混频器5上。本振模块3通过混频器5端口A传输给混频器5的本振信号，经混频器5端口B传输给发收共用的微波通路100，通过发收共用的微波通路100向目标物发射电磁波，然后再通过发收共用的微波通路100接收目标物反射回来的电磁波，形成反射信号后传输给混频器5。混频器5将本振信号与接收到的反射信号混频，得到混频信号，这个混频信号就是本振信号与反射信号的频率差信号。混频器5将混频信号传输给中频放大器6对信号进行放大处理，中频放大器6向A/D转换模块7输出放大后的信号，处理模块1从A/D转换模块7采集到这个混频信号，然后对这个信号进行处理，从而得到物位距离。对于如图1所示的调频连续波雷达物位计，在实际使用中，一方面，由于环形器4存在信号隔离方面的不足，体现为：本振模块3的本振信号作为发射信号从环形器4的端口A输入，信号绝大部分从端口B输出，少部分从端口C泄露出去，泄露到混频器5中；另一方面，从端口B输出的发射信号，在发收共用的微波通路100中传输时，因发收共用的微波通路100中各个连接点的阻抗匹配无法做到完美，比如，射频线缆、馈源、波导、天线等连接结构无法达到完美的匹配，会导致在发收共用的微波通路100中传输的部分发射信号被直接反射回来，从环形器4的端口B又进入到环形器4中。上述因环形器4隔离能力不足导致的少部分从端口C泄露的本振信号，以及在发收共用的微波通路100中被直接反射回来的部分发射信号，进入环形器4后，均会被当作反射信号，然后输送给混频器5进行混频处理，这样就会在调频连续波雷达物位计的近端形成一个较强的干扰回波，进而导致造成调频连续波雷达物位计在近端具有一个测量盲区。如图3和图4所示，图3为调频连续波雷达物位计的一个测量结果示意图，图4为调频连续波雷达物位计的另一个测量结果示意图，图3和图4中，I处为因环形器4隔离能力不足导致的少部分从端口C泄露出的本振信号，以及在发收共用的微波通路100中被直接反射回来的部分发射信号，形成的近端干扰波；II处为目标物反射波。图3中示出的是目标物距离调频连续波雷达物位计较远的情形，该情形下，近端干扰波和目标物反射波能被有效区分出来，而当目标物距离调频连续波雷达物位计较近时，如图4所示，会因近端干扰波的干扰，导致目标物反射波无法被有效识别，从而形成近端测量盲区，导致调频连续波雷达物位计近端测量不可靠。
技术实现思路
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计，有助于解决调频连续波雷达物位计近端测量盲区的问题，进而提升调频连续波雷达物位计的测量可靠性。为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：本申请提供一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计，包括：本振模块，用于产生本振信号；发射通路，用于接收所述本振模块产生的本振信号，并形成电磁波，以向目标物发射出去；接收通路，用于接收所述目标物反射回的电磁波，并形成反射信号；混频器，用于接收所述本振模块产生的本振信号，以及所述接收通路形成的所述反射信号，并混频形成用于确定物位距离的混频信号。进一步地，所述发射通路成竖直方向设置，在自上而下的电磁波发射方向上，具有一定空间跨度，包括：发射馈源，用于接收所述本振模块产生的本振信号，并转变为电磁波；发射天线，用于将所述发射馈源产生的电磁波向所述目标物发射出去；所述发射天线在电磁波发射方向上具有跨度；所述接收通路成竖直方向设置，在自下而上的电磁波接收方向上，具有一定空间跨度，包括：接收天线，用于接收所述目标物反射回的电磁波；所述接收天线在电磁波发射方向上具有跨度；接收馈源，用于将所述接收天线接收到的电磁波转变为所述反射信号，并输送给所述混频器。进一步地，所述发射通路还包括：发射波导，用于将所述发射馈源产生的电磁波传输至所述发射天线；所述接收通路还包括：接收波导，用于将所述接收天线接收到的电磁波传输至所述接收馈源。进一步地，所述发射馈源与所述本振模块直接或间接连接，以及所述接收馈源与所述混频器直接或间接连接。进一步地，所述本振模块与所述发射馈源之间通过第一射频线缆传输信号，以及所述混频器与所述接收馈源之间通过第二射频线缆传输信号；其中，所述第一射频线缆与所述本振模块之间，所述第一射频线缆与所述发射馈源之间，所述第二射频线缆与所述混频器之间，以及所述第二射频线缆与所述接收馈源之间，均通过射频连接器连接。进一步地，如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则所述发射馈源、所述接收馈源均形成在同一电路板上，且所述发射馈源位于所述发射天线中，以及所述接收馈源位于所述接收天线中；或者，如果所述发射通路包括所述发射馈源、所述发射波导和所述发射天线，以及所述接收通路包括所述接收馈源、所述接收波导和所述接收天线，则所述发射馈源、所述接收馈源均形成在所述电路板上，且所述发射馈源位于所述发射波导中，以及所述接收馈源位于所述接收波导中。进一步地，如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则利用形成在所述电路板上的第一微带线伸入所述发射天线中的部分形成所述发射馈源，其中，所述第一微带线与所述本振模块直接连接；以及利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计，其特征在于，包括：/n本振模块，用于产生本振信号；/n发射通路，用于接收所述本振模块产生的本振信号，并形成电磁波，以向目标物发射出去；/n接收通路，用于接收所述目标物反射回的电磁波，并形成反射信号；/n混频器，用于接收所述本振模块产生的本振信号，以及所述接收通路形成的所述反射信号，并混频形成用于确定物位距离的混频信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计，其特征在于，包括：
本振模块，用于产生本振信号；
发射通路，用于接收所述本振模块产生的本振信号，并形成电磁波，以向目标物发射出去；
接收通路，用于接收所述目标物反射回的电磁波，并形成反射信号；
混频器，用于接收所述本振模块产生的本振信号，以及所述接收通路形成的所述反射信号，并混频形成用于确定物位距离的混频信号。


2.根据权利要求1所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，
所述发射通路成竖直方向设置，在自上而下的电磁波发射方向上，具有一定空间跨度，包括：
发射馈源，用于接收所述本振模块产生的本振信号，并转变为电磁波；
发射天线，用于将所述发射馈源产生的电磁波向所述目标物发射出去；
所述发射天线在电磁波发射方向上具有跨度；
所述接收通路成竖直方向设置，在自下而上的电磁波接收方向上，具有一定空间跨度，包括：
接收天线，用于接收所述目标物反射回的电磁波；
所述接收天线在电磁波发射方向上具有跨度；
接收馈源，用于将所述接收天线接收到的电磁波转变为所述反射信号，并输送给所述混频器。


3.根据权利要求2所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，
所述发射通路还包括：
发射波导，用于将所述发射馈源产生的电磁波传输至所述发射天线；
所述接收通路还包括：
接收波导，用于将所述接收天线接收到的电磁波传输至所述接收馈源。


4.根据权利要求2或3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，
所述发射馈源与所述本振模块直接或间接连接，以及所述接收馈源与所述混频器直接或间接连接。


5.根据权利要求4所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，
所述本振模块与所述发射馈源之间通过第一射频线缆传输信号，以及所述混频器与所述接收馈源之间通过第二射频线缆传输信号；
其中，所述第一射频线缆与所述本振模块之间，所述第一射频线缆与所述发射馈源之间，所述第二射频线缆与所述混频器之间，以及所述第二射频线缆与所述接收馈源之间，均通过射频连接器连接。


6.根据权利要求4所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，
如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则所述发射馈源、所述接收馈源均形成在同一电路板上，且所述发射馈源位于所述发射天线中，以及所述接收馈源位于所述接收天线中；或者，
如果所述发射通路包括所述发射馈源、所述发射波导和所述发射天线，以及所述接收通路包括所述接收馈源、所述接收波导和所述接收天线，则所述发射馈源、所述接收馈源均形成在所述电路板上，且所述发射馈源位于所述发射波导中，以及所述接收馈源位于所述接收波导中。


7.根据权利要求6所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，
如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则利用形成在所述电路板上的第一微带线伸入所述发射天线中的部分形成所述发射馈源，其中，所述第一微带线与所述本振模块直接连接；以及利用形成在所述电路板上的第二微带线伸入所述接收天线中的部分形成所述接收馈源，其中，所述第二微带线与所述混频器直接连接；或者，
如果所述发射通路包括所述发射馈源、所述发射波导和所述发射天线，以及所述接收通路包括所述接收馈源、所述接收波导和所述接收天线，则利用所述第一微带线伸入所述发射波导中的部分形成所述发射馈源；以及利用所述第二微带线伸入所述接收波导中的部分形成所述接收馈源。


8.根据权利要求6所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，
如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则利用形成在所述电路板上的第一微带天线形成所述发射馈源，其中，所述第一微带天线位于所述发射天线中，且所述第一微带天线与所述本振模块直接连接；以及利用形成在所述电路板上的第二微带天线形成所述接收馈源，其中，所述第二微带天线位于所述接收天线中，且所述第二微带线与所述混频器直接连接；或者，
如果所述发射通路包括所述发射馈源、所述发射波导和所述发射天线，以及所述接收通路包括所述接收馈源、所述接收波导和所述接收天线，则利用所述第一微带天线形成所述发射馈源，其中，所述第一微带天线位于所述发射波导中，且所述第一微带天线与所述本振模块直接连接；以及利用所述第二微带天线形成所述接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼秀山，夏阳，
申请(专利权)人：北京锐达仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11