一种线性调频连续波雷达水位遥测装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106441504A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201610984036.7(22)申请日2016.11.09(71)申请人珠江水利委员会珠江水利科学研究院地址510611广东省广州市天河区天寿路80号(72)发明人陈伟昌杨跃赵旭升范光伟韦三刚覃朝东(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人郭炜绵郑浦娟(51)Int.Cl.G01F23/284(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图5页(54)发明名称一种线性调频连续波雷达水位遥测装置及方法(57)摘要本发明公开了一种线性调频连续波雷达水位遥测装置及方法，该装置包括雷达收发、雷达信号筛选放大电路和微控制器；雷达收发器包括锁相环、发射天线、第一混频器和接收天线；锁相环输出端连接发射天线，通过发射天线发射锁相环输出端输出的线性调频信号；所述第一混频器的两个输入端分别连接锁相环输出端和接收天线，通过接收天线接收回波信号；所述第一混频器的输出端连接雷达信号筛选放大电路的输入端，雷达信号筛选放大电路的输出端连接微控制器的ADC采样端，通过微控制器针对雷达信号筛选放大电路的输出端输出的信号进行采样处理。本发明能够有效克服温度漂移的影响，保证雷达收发器发射频率的线性度，有效提高雷达水位计的测量精度。CN106441504ACN106441504A权利要求书1/3页1.一种线性调频连续波雷达水位遥测装置，包括雷达收发器，其特征在于，还包括雷达信号筛选放大电路和微控制器；所述雷达收发器包括锁相环、发射天线、第一混频器和接收天线；所述锁相环输出端连接发射天线，通过发射天线发射锁相环输出端输出的线性调频信号；所述第一混频器的两个输入端分别连接锁相环输出端和接收天线，通过接收天线接收回波信号；所述第一混频器的输出端连接雷达信号筛选放大电路的输入端，雷达信号筛选放大电路的输出端连接微控制器的ADC采样端，通过微控制器针对雷达信号筛选放大电路的输出端输出的信号进行采样处理。2.根据权利要求1所述的线性调频连续波雷达水位遥测装置，其特征在于，还包括数据传输单元和上位机，所述微控制器连接数据传输单元，通过数据传输单元实现与上位机的通信；所述微控制器通过数据传输单元上传水位信息至上位机，上位机通过数据传输单元发送控制信号至微控制器；所述雷达收发器的电源使能引脚端连接微控制器，上位机通过微控制器控制雷达收发器电源的通断；所述数据传输单元通过GPRS无线传输方式与上位机进行通信。3.根据权利要求1所述的线性调频连续波雷达水位遥测装置，其特征在于，所述锁相环中包括参考频率源、输入分频器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、第二混频器、低通滤波器、程序分频器和固定频率源；参考频率源通过输入分频器连接鉴相器的正相输入端，程序分频器的输出端连接鉴相器的反相输入端，鉴相器的输出端通过环路滤波器连接压控振荡器，压控振荡器的输出端和固定频率源分别连接第二混频器的两个输入端，第二混频器的输出端通过低通滤波器连接程序分频器的输入端；所述程序分频器的分频比控制端连接微控制器，通过微控制器定时调整程序分频器的分频比。4.根据权利要求1所述的线性调频连续波雷达水位遥测装置，其特征在于，所述雷达信号筛选放大电路包括依次连接的第一级放大电路、第二级放大电路和第三级放大电路，其中第一级放大电路、第二级放大电路和第三级放大电路的输出端分别对应连接微控制器的ADC输入端；通过微控制器分别采样第一级放大电路、第二级放大电路和第三级放大电路输出的信号；所述第一级放大电路和第二级放大电路为放大倍数固定不变的放大电路，所述第三级放大电路为包括PGA(可编程增益放大器)的放大电路，微控制器通过SPI接口连接PGA，通过SPI接口编程调节PGA的增益。5.根据权利要求4所述的线性调频连续波雷达水位遥测装置，其特征在于，所述第一级放大电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，第一运算放大器的反相输入端通过第一电阻连接第三电容的一端；第一电容和第二电容并联后其中一端连接第一混频器的输出端，另一端连接第三电容的另一端；第三电容连接并联后的第一电容和第二电容的一端通过第一二极管连接直流电源，通过第二二极管接地；第一运算放大器的反相输入端通过并联后的第四电容和第二电阻连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的正相输入端依次连接第三电阻和第五电容后接地，第三电阻和第二电容连接的一端接直流电源；第一运算放大器的输出端依次连接第六电容和第四电阻后连接第二运算放大器的反相输入端，第二运算放大器的反相输入端通过并联后的第七电容和第五电阻连接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的正相输入端依次连接第六电阻和第八电容后接地，第六电阻和第八电容连接的一端