石油鉆井雷達(dá)收發(fā)前端設(shè)計.pdf

1、石油鉆井雷達(dá)的研究對于礦產(chǎn)和地下探測具有國家戰(zhàn)略意義，基于沖激體制的石油鉆井雷達(dá)具有分辨率高兼穿透能力強(qiáng)的特點。論文主要圍繞著基于沖激體制的石油鉆井雷達(dá)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)展開設(shè)計，通過闡述石油鉆井雷達(dá)系統(tǒng)的特點和關(guān)鍵指標(biāo)的計算；研制石油鉆井雷達(dá)的沖激信號脈沖源，時變衰減接收機(jī)的射頻模塊，探索石油鉆井雷達(dá)成像技術(shù)。
　　研制低觸抖動的沖激信號源；討論幾種常見的超寬帶信號數(shù)學(xué)形式、產(chǎn)生方法、以及頻譜分析；分析高斯信號在地質(zhì)的衰減特性與傳播特

2、性，用CST仿真各階高斯信號在地質(zhì)中對目標(biāo)散射特性；最終確定雷達(dá)系統(tǒng)的沖激信號源的數(shù)學(xué)模型。通過分析雪崩晶體管的雪崩效應(yīng)、雪崩電路工作機(jī)理與工作點的動態(tài)變換過程，在Marx電路基礎(chǔ)上研制一個低觸發(fā)抖動的沖激信號脈沖源。通過理論計算Marx電路各個指標(biāo)，并用Orcad對Marx電路進(jìn)行仿真優(yōu)化。利用驅(qū)動隔離電路與雪崩三極管設(shè)計驅(qū)動電路降低觸發(fā)抖動，利用雪崩二極管與濾波器的構(gòu)造脈沖整形電路實現(xiàn)窄脈寬。選擇雪崩晶體三極管 FMMT415和雪崩

3、晶體二極管P4SMA540A研制沖激信號源在50歐姆的負(fù)載上實測峰值電壓為690 V、半峰值脈沖寬度為500 ps、觸發(fā)抖動32 ps。
　　研制時變衰減接收機(jī)射頻前端；基于沖激信號在地質(zhì)中的傳輸特性和目標(biāo)的反射特性分析，計算整個石油鉆井雷達(dá)系統(tǒng)指標(biāo)，分析沖激體制雷達(dá)的特點。提出用MA4P7455研制時變衰減電路和低噪聲系數(shù)鏈路增加接收機(jī)的動態(tài)范圍與探測距離，合理分配整個接收機(jī)的指標(biāo)，利用ADS對整個鏈路進(jìn)行仿真優(yōu)化。時變衰減電路

4、的控制信號是由自舉電路與電壓跟隨器設(shè)計的三角波電路產(chǎn)生，這個三角波電路實現(xiàn)在50 ns-2 us可調(diào)的上升時間。整個時變衰減接收機(jī)的射頻前端工作帶寬是30 MHz-1 GHz、增益動態(tài)范圍-15dB-53dB，增益模塊的噪聲系數(shù)0.82 dB，接收機(jī)噪聲系數(shù)3.6 dB；系統(tǒng)靈敏度-83.59 dBm。
　　成像算法上的研究主要是從對目標(biāo)的散射實驗當(dāng)中得出目標(biāo)的反射信號數(shù)學(xué)函數(shù)形式固定、能量集中在300 MHz-800 MHz之間