一种120GHz调频连续波雷达物位计及测距方法.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CN108801398A(43)申请公布日2018.11.13(21)申请号201810677255.X(22)申请日2018.06.27(71)申请人福州盛博电子有限公司地址350015福建省福州市马尾区江滨东大道108号福建留学人员创业园318（自贸试验区内）(72)发明人黄高昂谢万荣宋红伟刘银军(51)Int.Cl.G01F23/284(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种120GHz调频连续波雷达物位计及测距方法(57)摘要本发明公开了一种120GHz调频连续波雷达物位计及测距方法，雷达物位计包括调频模块、中频信号调理及采样模块、回波信号处理模块、阈值曲线生成模块和谱估计模块；其中，调频模块被配置为用于生成发送频率TX与接收频率RX的差频同相信号IF_I，以及TX与RX的差频正交信号IF_Q；中频信号调理及采样模块被配置为用于分别对差频同相信号IF_I和差频正交信号IF_Q依次进行处理以生成数字化后的中频正交信号IF_I'、IF_Q'；回波信号处理模块被配置为用于将中频正交信号IF_I'、IF_Q'从时域信号转换成频谱曲线；阈值曲线生成模块被配置为用于根据上述生成的频谱曲线，动态地生成阈值曲线，以得到多个回波。本发明具有测量盲区小、精度高等优点。CN108801398ACN108801398A权利要求书1/2页1.一种120GHz调频连续波雷达物位计，其特征是，包括调频模块、中频信号调理及采样模块和回波信号处理模块；其中，所述调频模块被配置为用于生成发送频率TX与接收频率RX的差频同相信号IF_I，以及TX与RX的差频正交信号IF_Q；其中，发送频率TX、接收频率RX的值为120GHz~130GHz；所述中频信号调理及采样模块被配置为用于分别对差频同相信号IF_I和差频正交信号IF_Q依次进行放大、低通滤波、模数转换处理后，生成数字化后的中频正交信号IF_I'、IF_Q'；所述回波信号处理模块被配置为用于通过复数快速傅里叶变换，将中频正交信号IF_I'、IF_Q'从时域信号转换成频谱曲线，根据上述生成的频谱曲线，动态地生成阈值曲线，以得到多个回波，再根据回波的能量大小评估回波；其中，能量最大的回波作为目标回波，并确定目标回波的最高点位置为目标距离对应的目标频点。2.如权利要求1所述的一种120GHz调频连续波雷达物位计，其特征是，所述调频模块包括锁相环、环路滤波器、压控振荡器、32倍分频器、90°移相器、2倍频器、第一功率放大器、第二功率放大器、低噪声放大器、第一混频器、第二混频器、发送天线和接收天线；其中，所述锁相环、环路滤波器、压控振荡器、2倍频器、第一功率放大器依次电连接；所述32倍分频器的输入端连接压控振荡器的另一路输出端，输出端连接锁相环的输入端；所述2倍频器的另一路输出端接第二功率放大器的输入端，所述第二功率放大器的输出端分别连接第一混频器、90°移相器的输入端；所述第一混频器的另一路输入端连接低噪声放大器的输出端，所述低噪声放大器的输入端连接接收天线；所述第二混频器的两路输入端分别连接90°移相器、低噪声放大器的输出端。3.如权利要求1所述的一种120GHz调频连续波雷达物位计，其特征是，所述回波信号处理模块还被配置为对上述的目标回波的波峰进行曲线拟合，得到拟合曲线，并确定拟合曲线的最高点为目标距离对应的目标频点。4.如权利要求1或3所述的一种120GHz调频连续波雷达物位计，其特征是，所述回波信号处理模块采用高速的数字信号处理器实现，且配置有扩展的外部静态存储器。5.如权利要求1所述的一种120GHz调频连续波雷达物位计，其特征是，所述中频信号调理及采样模块包括：由依次连接的第三功率放大器、第一低通滤波器、第一模数转换器构成的第一处理支路；及由依次连接的第四功率放大器、第二低通滤波器、第二模数转换器构成的第二处理支路；其中，第一处理支路、第二处理支路分别对差频同相信号IF_I和差频正交信号IF_Q进行处理。6.一种基于雷达物位计的测距方法，其特征是，包括：S01、生成发送频率TX与接收频率RX的差频同相信号IF_I，以及TX与RX的差频正交信号IF_Q；其中，发送频率TX、接收频率RX的值为120GHz~130GHz；S02、分别对差频同相信号IF_I和差频正交信号IF_Q依次进行放大、低通滤波、模数转换处理后，生成数字化后的中频正交信号IF_I'、IF_Q'；S03、通过复数快速傅里叶变换，将中频正交信号IF_I'、IF_Q'从时域信号转换成频谱2CN108801398A权利要求书2/2页曲线；S04、根据上述生成的频谱曲线，动态地生成阈值曲线，以得到多个回波；S05、根据回波的能量大小评估回波，