一种高灵敏雷达流速仪制造技术

本发明专利技术涉及雷达流速仪技术领域，且公开了一种高灵敏的雷达流速仪，包括上壳体，所述上壳体的底部设置有下壳体，所述下壳体的内部设置有空腔，所述下壳体的内壁固定连接有安装座，所述下壳体的内部固定连接有固定板，所述下壳体上固定安装有安装板，所述安装板的表面固定安装有信息处理单元，所述信息处理单元用于对水面反射的信号波进行提取多普勒频移的处理。通过在现有的单芯片微波集成电路的基础上，在发射输出和接收输出增加混频器，能够分离出两个多普勒信号，从而提高单芯片微波集成电路的接收输出信号的频率，提高了雷达整体对流速的灵敏度，使得不管高流速或者是低流速的状态下，都能使检测的信号更加准确稳定。都能使检测的信号更加准确稳定。都能使检测的信号更加准确稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏雷达流速仪


[0001]本专利技术涉及雷达流速仪
，具体为一种高灵敏的雷达流速仪。

技术介绍

[0002]雷达流速仪是一种采用微波技术的测流仪器，专用于天然河流、渠/涵/ 管道等水流波动场所的表面流速监测，产品采用24GHz平面微带雷达技术，并通过后端处理技术精确提取水流速度，可实现水文、水利、农灌、给排水等领域的非接触式、无人自动监测，随着微波集成电路技术的发展，单芯片微波集成电路在雷达领域开始广泛使用，单芯片微波集成电路中的接收通道通常采用零中频结构。
[0003]中国专利号CN201910816178.6公开了一种基于雷达的水位流速的测量方法、装置、设备和存储介质，方法包括：每隔预定的时间进行水位信号采集周期和流速信号采集周期的切换；获取与当前的采集周期对应的发射信号及接收通道的波束指向；根据当前采集周期的发射信号发射信号波，并接收信号波经探测物反射后形成的回波信号；将回波信号经信号放大、变频、检波及模数转换后生成的数字回波信号，送到波形形成器；将每个雷达天线阵元接收的数字回波信号乘以其对应与采集周期对应的波束指向生成的加权系数，再求和后得到接收信号；根据接收信号，以获得与采集周期对应的信息。通过改变接收通道的波束指向在不同角度接收回波信号，实现一个雷达即完成水位流速信息的测量。而该技术方案在进行对信号的接收过程中，采用的信号放大、变频后获得的还是零中频的信号，所以零中频接收机的缺点之一为低频段1/f噪声电平相对较高，而如果信号的接收频率也在低频段，由于零中频信号在低频接收信号过程中，存在噪声电平相对较高，信号接收在低流速的状态下，对检测的数据准确性难以得到保证。
[0004]中国专利公开号CN202020019166.9公开了“一种环境适应性强的雷达流速仪”，包括第一支撑板，所述第一支撑板的一侧设有U形支撑板，所述U 形支撑板的底部设有U形电动滑轨，所述U形电动滑轨的底部设有传动机构，所述U形支撑板的上方设有第二支撑板，通过设置第一支撑板，一方面能够通过U形固定杆实现对雷达流速仪的安装固定，通过U形固定杆进行固定具有结构简单，安装便捷的特点，同时通过U形固定杆能够与各种支持杆进行装配固定，使得雷达流速仪的安装能够更有效的适应在不同环境中的使用，另一方面通过采用U形电动滑轨，能够实现对雷达流速仪的滑动调节，以便于能够更好的对使用雷达流速仪进行不同位置上的检测使用，而该技术方案在的设置场景是在农田的灌溉当中，而一些水渠河道的流速并不会太大，也就是流速有时候相对较低，导致流速仪在进行测流的过程中，数据不准，所以造成设备环境的适应性还是相对较低，当接收到的水面反射波，其信号幅度小，多普勒频移小，信噪比低，而如果采用非单芯片式的雷达流速仪在信号处理过程中，利用超外差的结构方式，受混频器噪声影响小，而该方案则必须产生两个信号源分别用于发射和接收本振，在结构和电路的设计上，相对较为复杂，成本较高，明显不适用，目前传统的零中频接收机在低频段噪声电平较高，特别是1/f噪声，对低频段的影响很大，从而限制了雷达接收仪接收的灵敏度，故而提出一种高灵敏的雷达流速仪来解决上述所提出的问
题。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高灵敏的雷达流速仪，解决了现有的雷达流速仪在低流速检测过程中，因为受到低频段1/f噪声电平较高，系统的灵敏度影响很大，监测数据不准确的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高灵敏的雷达流速仪，包括上壳体，所述上壳体的底部设置有下壳体，所述下壳体的内部设置有空腔，所述下壳体的内壁固定连接有安装座，所述下壳体的内部固定连接有固定板，所述下壳体的表面卡接有密封圈，所述下壳体上固定安装有安装板，其特征在于：所述安装板的表面固定安装有信息处理单元，所述信息处理单元用于对水面反射的信号波进行提取多普勒频移的处理；所述信息处理单元包括发射接收模块、第一信号放大模块、第一混频模块、信号处理模块、输出信号模块、第一滤波模块、第二滤波模块、第二混频模块、第三混频模块、第二放大模块、第三放大模块、第三滤波模块和第四滤波模块；
[0009]信号源产生本振信号S0，该本振信号频率为F0[0010]中频信号源产生中频信号S
IF
，该中频信号频率为F
IF
[0011]本振信号和中频信号在第一混频模块混频，再经过发射接收模块向水面发射信号并产生多普勒频移频率F
D
后，再经由发射接收模块接收后获取初始信号S
RX
；
[0012]初始信号S
RX
与本振信号S0正交混频，产生第一信号S
Q1
和第二信号S
I1
；
[0013]所述第一混频模块用于改变初始发射信号S
TX1
的频率；
[0014]所述第一信号放大模块用于对混频后的信号幅度放大；
[0015]所述信号处理模块用于对获取的初始接收信号S
RX
进行信号的放大、变频，最终输出为第一信号S
Q1
和第二信号S
I1
；
[0016]所述第一滤波模块用于对信号处理模块处理过的第一信号进行S
Q1
滤波处理，而后将滤波后的第一信号S
Q1
输送至第二放大模块；
[0017]所述第二滤波模块用于对信号处理模块处理过的第二信号S
I1
滤波处理，而后将滤波后的第二信号输送至第三放大模块；
[0018]所述第二放大模块用于对滤波后的第一信号进行幅度放大；
[0019]所述第三放大模块用于对滤波后的第二信号进行幅度放大；
[0020]所述第二混频模块用于对幅度放大后的第一信号S
Q1
进行混频；
[0021]所述第三混频模块用于对幅度放大后的第二信号S
I1
进行混频；
[0022]所述第三滤波模块用于对第二混频模块输出信号进行低通滤波，允许截止频率的信号通过，输出多普勒信号一S
Q2
；
[0023]所述第四滤波模块用于对第三混频模块输出信号进行低通滤波，允许截止频率的信号通过，输出多普勒信号二S
I2
；
[0024]所述信息处理单元通过如下方法来获取多普勒信号：
[0025]步骤一：信号处理模块本身将产生一个本振信号S0频率为F0，初始发射信号S
TX1
和
本振信号频率相同，从信号处理模块的TX引脚输出中频信号S
IF
频率为F
IF
，中频信号S
IF
和本振信号S0同时进入第一混频模块进行混频，混频后输出分成两路，一路作为接收部分的本振信号，一路放大后作为初始发射信号S
TX
，初始发射信号S
TX
和本振信号频率相同；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏的雷达流速仪，包括上壳体(1)，所述上壳体(1)的底部设置有下壳体(2)，所述下壳体(2)的内部设置有空腔(5)，所述下壳体(2)的内壁固定连接有安装座(3)，所述下壳体(2)的内部固定连接有固定板(6)，所述下壳体(2)的表面卡接有密封圈(4)，所述下壳体(2)上固定安装有安装板(8)，其特征在于：所述安装板(8)的表面固定安装有信息处理单元(7)，所述信息处理单元(7)用于对水面反射的信号波进行提取多普勒频移的处理；所述信息处理单元(7)包括发射接收模块、第一信号放大模块、第一混频模块、信号处理模块、输出信号模块、第一滤波模块、第二滤波模块、第二混频模块、第三混频模块、第二放大模块、第三放大模块、第三滤波模块和第四滤波模块；信号源产生本振信号S0，该本振信号频率为F0中频信号源产生中频信号S
IF
，该中频信号频率为F
IF
本振信号S0和中频信号S
IF
在第一混频模块混频，再经过发射接收模块向水面发射信号并产生多普勒频移频率F
D
后，再经由发射接收模块接收后获取初始信号S
RX
；初始信号S
RX
与本振信号S0正交混频，产生第一信号S
Q1
和第二信号S
I1
；所述第一混频模块用于改变初始发射信号S
TX
的频率；所述第一信号放大模块用于对混频后的信号幅度放大；所述信号处理模块用于对获取的初始接收信号S
RX
进行信号的放大、变频，最终输出为第一信号S
Q1
和第二信号S
I1
；所述第一滤波模块用于对信号处理模块处理过的第一信号S
Q1
进行滤波处理，而后将滤波后的第一信号S
Q1
输送至第二放大模块；所述第二滤波模块用于对信号处理模块处理过的第二信号S
I1
滤波处理，而后将滤波后的第二信号输送至第三放大模块；所述第二放大模块用于对滤波后的第一信号进行幅度放大；所述第三放大模块用于对滤波后的第二信号进行幅度放大；所述第二混频模块用于对幅度放大后的第一信号S
Q1
进行混频；所述第三混频模块用于对幅度放大后的第二信号S
I1
进行混频；所述第三滤波模块用于对第二混频模块输出信号进行低通滤波，允许截止频率的信号通过，输出多普勒信号一S
Q2
；所述第四滤波模块用于对第三混频模块输出信号进行低通滤波，允许截止频率的信号通过，输出多普勒信号二S
I2
；所述信息处理单元通过如下方法来获取多普勒信号一和多普勒信号二：步骤一：信号处理模块本身将产生一个本振信号S0频率为F0，从信号处理模块的TX引脚输出中频信号S
IF
频率为F
IF
，中频信号S
IF
和本振信号S0同时进入第一混频模块进行混频；步骤二：第一混频模块接收到初始发射信号S
TX1
和中频信号S
IF
进行混频处理，改变初始信号S
TX1
的频率，之后进入到第一信号放大模块，来对混频后的信号进行幅度放大，输出中间信号S
TX2
；步骤三：发射接收模块将步骤二中的中间信号S
TX2
通过发射天线发射到水面，经过水面的反射再由发射接收模块接收之后将信号输送到信号处理模块中，发射接收模块是...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德莉，袁开见，朱世平，王陶然，
申请(专利权)人：无锡航征科技有限公司，
类型：发明
国别省市：