雷達式水位流速傳感器研制.pdf

1、在對河流、湖泊、海洋等環(huán)境的水文監(jiān)測中，水位和流速是兩個重要的監(jiān)測內(nèi)容，研制更加精確、方便的水位、流速測量儀器有著重要的意義。雷達式水位流速傳感器作為水位、流速測量儀器的一種，相比于其他測試儀器有著獨特的優(yōu)勢。雷達式水位流速傳感器屬于微波測距測速雷達，收發(fā)系統(tǒng)是其重要的組成部分，對于雷達的總體性能起著決定性作用，設(shè)計低成本、小型化、穩(wěn)定性高的收發(fā)系統(tǒng)具有重要的意義。
　　本文根據(jù)實際需要，研制了一種具有測量水位和流速功能的雷達前端

2、，該前端由收、發(fā)通道組成，包括微波信號源、射頻發(fā)射支路、射頻接收支路、中頻處理電路等部分。針對水位和流速測量分別采用不同的發(fā)射波形，通過開關(guān)進行切換，測水位時采用頻率為11.5GHz-12.5GHz的線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW),測流速時采用頻率為12GHz的單頻信號。微波信號源采用的是“DDS+PLL”的方案，由單片機控制DDS芯片，可以方便地完成不同波形模式之間的切換。發(fā)射和接收共用一個天線，用環(huán)行器實現(xiàn)收發(fā)隔離，有利于實現(xiàn)雷達的小

3、型化。
　　在本課題研究的過程中，首先從理論出發(fā)，制定系統(tǒng)的總體方案，確定系統(tǒng)的重要參數(shù)，并對方案進行總體仿真和可行性分析，然后對各單元電路進行設(shè)計，包括單片機控制DDS電路、PLL電路、微波濾波器、功率分配器、功率放大器、環(huán)行器、低噪聲放大器、混頻器、中頻處理模塊以及電源電路。由于本系統(tǒng)既有數(shù)字電路又有模擬電路，為了防止數(shù)字電路、模擬電路以及射頻電路之間信號的相互串?dāng)_，同時也為了防止外部電磁波的干擾，本系統(tǒng)采用分腔體隔離的方法，