專利名稱：一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)系統(tǒng)?？梢詰?yīng)用于探地雷達(dá)成像，而且還可以應(yīng)用于其它近場(chǎng)場(chǎng)合的成像系統(tǒng)，如穿墻雷達(dá)成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，對(duì)埋入地下目標(biāo)物體的探測(cè)由于需求的牽引逐漸成為當(dāng)今雷達(dá)應(yīng)用的巨大發(fā)展方向之一。探地雷達(dá)可以應(yīng)用于地雷探測(cè)，公路無(wú)損檢測(cè)，地下掩體的探測(cè)以及考古挖掘。目前對(duì)于公路無(wú)損檢測(cè)這類的探地雷達(dá)目前市面上有比較成熟的產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)的探地雷達(dá)基本上都是以探測(cè)為主，而沒有成像功能，然而探地雷達(dá)的成像功能是探地雷達(dá)的一個(gè)重要的發(fā)展方向，但目前國(guó)內(nèi)還沒有比較成熟的針對(duì)探地雷達(dá)成像的產(chǎn)品。在國(guó)外，探地雷達(dá)對(duì)石油的檢測(cè)已經(jīng)有成功的案例，2002年11月13日，在西班牙北部的加利亞省距海岸45km處，一場(chǎng)暴風(fēng)雨襲擊了過往的一艘油輪，造成3萬(wàn)噸的燃油泄露并且滲入海岸。泄露的燃油大面積侵蝕著海灘。一個(gè)星期后，燃油已經(jīng)侵蝕了近1000m， 影響西班牙北部，葡萄牙和法國(guó)。在潮汐作用的影響下，泄露的燃油被干凈的沙子所覆蓋， 無(wú)法從海灘邊面直接看到。并且這些燃油埋在沙灘里不能分解，呈現(xiàn)高粘滯性。塊狀燃油埋在沙灘中的深度從數(shù)厘米到an不等，Hagray經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)探底雷達(dá)可以有效的穿透海水浸泡的沙灘，穿透的深度和海水的鹽濃度和沙灘中的海水含量有關(guān)，因此可以采用適合的工作頻段的探地雷達(dá)對(duì)沙灘里的塊狀燃油進(jìn)行探測(cè)。該雷達(dá)記錄剖面圖上塊狀燃油的反射痕跡明顯，采用二維掃描的方式還可以得到沙灘表層下塊狀燃油在整個(gè)探測(cè)平面的分布情況。這個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)裝在一個(gè)寬輪的手推車上，并且結(jié)合GPS實(shí)現(xiàn)大面積的普查。國(guó)外和國(guó)內(nèi)的探地雷達(dá)的產(chǎn)品大多是采用的無(wú)載波沖擊的信號(hào)形式，采用無(wú)載波沖擊的探地雷達(dá)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，一般只需要沖擊信號(hào)發(fā)生器，發(fā)射天線，接收天線， 以及接收處理單元便可以實(shí)現(xiàn)，但無(wú)載波沖擊的雷達(dá)不能利用回波的相位信息，雷達(dá)分辨率會(huì)受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能利用回波的相位信息，雷達(dá)分辨率不會(huì)受到一定的限制的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種相干的石油管道漏油區(qū)成像系統(tǒng)，其特征是它至少包括DDS線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路、頻率源、信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路和成像處理單元；
A.由DDS線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生1.4 GHz-300MHz到1. 4 GHz+500MHz信號(hào)，頻率源產(chǎn)生1. 4GHz基準(zhǔn)頻率信號(hào)；
B.由頻率源輸出的1.4GHz基準(zhǔn)頻率信號(hào)通過第一可控增益放大器，將其放大到 17dBm，作為混頻器的本振信號(hào)；C.將由DDS產(chǎn)生的1.4 GHz-300MHz到1. 4 GHz+500MHz，功率大小為4dBm的線性調(diào)頻信號(hào)，通過第二可控增益放大器，將其放大到14dBm，作為混頻器的輸入信號(hào)；
D.將上述的輸入信號(hào)和本振信號(hào)輸入到混頻器中進(jìn)行混頻，將混頻器輸出的信號(hào)通過一個(gè)高通濾波器和一個(gè)低通濾波器，濾除不需要的帶外干擾信號(hào)，輸出1. IGHz到1. 9GHz范圍的頻率信號(hào)，信號(hào)的幅度約為6dBm ；
E.將經(jīng)高通濾波器和一個(gè)低通濾波器輸出的信號(hào)經(jīng)過兩級(jí)放大；
F.將兩級(jí)放大器放大后的信號(hào)分為送入一個(gè)耦合器，耦合器分兩路耦合，一路耦合出一個(gè)13dBm的信號(hào)，作為接收機(jī)的本振信號(hào)；另外一路耦合輸出給發(fā)射天線；
G.從接收天線接收到的回波信號(hào)與上述的接收機(jī)本振信號(hào)一起輸入到接收混頻器，由接收混頻器得到中頻輸出的信號(hào)；
H.中頻輸出的信號(hào)經(jīng)過低頻放大后送到成像處理單元，由成像處理單元進(jìn)行采樣處理，成像處理單元以一維掃描方式獲得二維成像，以二維掃描方式獲得三維成像。所述接收混頻器得到中頻帶寬為
權(quán)利要求
1.一種相干的石油管道漏油區(qū)成像系統(tǒng)，其特征是它至少包括DDS線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路、頻率源、信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路和成像處理單元；A.由DDS線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生1.4 GHz-300MHz到1. 4 GHz+500MHz信號(hào)，頻率源產(chǎn)生1. 4GHz基準(zhǔn)頻率信號(hào)；B.由頻率源輸出的1.4GHz基準(zhǔn)頻率信號(hào)通過第一可控增益放大器，將其放大到 17dBm，作為混頻器的本振信號(hào)；C.將由DDS產(chǎn)生的1.4 GHz-300MHz到1. 4 GHz+500MHz，功率大小為4dBm的線性調(diào)頻信號(hào)，通過第二可控增益放大器，將其放大到14dBm，作為混頻器的輸入信號(hào)；D.將上述的輸入信號(hào)和本振信號(hào)輸入到混頻器中進(jìn)行混頻，將混頻器輸出的信號(hào)通過一個(gè)高通濾波器和一個(gè)低通濾波器，濾除不需要的帶外干擾信號(hào)，輸出1. IGHz到1. 9GHz范圍的頻率信號(hào)，信號(hào)的幅度約為6dBm ；E.將經(jīng)高通濾波器和一個(gè)低通濾波器輸出的信號(hào)經(jīng)過兩級(jí)放大；F.將兩級(jí)放大器放大后的信號(hào)分為送入一個(gè)耦合器，耦合器分兩路耦合，一路耦合出一個(gè)13dBm的信號(hào)，作為接收機(jī)的本振信號(hào)；另外一路耦合輸出給發(fā)射天線；G.從接收天線接收到的回波信號(hào)與上述的接收機(jī)本振信號(hào)一起輸入到接收混頻器，由接收混頻器得到中頻輸出的信號(hào)；H.中頻輸出的信號(hào)經(jīng)過低頻放大后送到成像處理單元，由成像處理單元進(jìn)行采樣處理，成像處理單元以一維掃描方式獲得二維成像，以二維掃描方式獲得三維成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)，其特征是所述接收混頻器得到中頻帶寬為 y
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)，其特征是所述的成像處理單元進(jìn)行采樣的速度為10MHz，為減小量化噪聲，選取量化比特?cái)?shù)為14或16bit。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)，其特征是所述的第一可控增益放大器采用的是HMC625LP5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)，其特征是所述的第二可控增益放大器采用的是HMC625LP5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)，其特征是所述的混頻器的型號(hào)為SIM-U432H，所用的高通濾波器的型號(hào)為HFCN1200 ；所用的低通濾波器的型號(hào)為 LFCN 1700。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)，其特征是所述個(gè)兩級(jí)放大器分別是增益可控的放大器HMC625LP5和固定增益的放大器HMC619LP5 ；兩級(jí)放大器放大后的功率為^cffim。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)，其特征是所述的耦合器采用BDCA15-25。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)，其特征是所述的DDS 線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路包括相位累加器、相位調(diào)制器、波形存儲(chǔ)器ROM查找表、D/A轉(zhuǎn)換器以及低通濾波器構(gòu)成，相位累加器是一個(gè)N位全加器，對(duì)頻率控制字的二進(jìn)制碼進(jìn)行累加運(yùn)算；在每個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘沿的控制下，Jf位加法器將頻率控制字進(jìn)行累加，T把相加后的結(jié)果再送至寄存器，累加寄存器的高sMi數(shù)值，將作為查值表ROM中取樣數(shù)據(jù)的地址值； 正弦地址查找表包含一個(gè)周期的正弦波數(shù)字幅度信息，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)正弦波上0~2ττ范圍內(nèi)的一個(gè)相位點(diǎn)；查詢表把輸入的地址信息映射成正弦波離散幅度的數(shù)字量信號(hào)，驅(qū)動(dòng) (數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出模擬量，模擬量為階梯波，經(jīng)過低通濾波器濾除高頻信號(hào)，就可輸出滿足需求的平滑模擬正弦波信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)，其特征是所述的D/ A轉(zhuǎn)換器是AD9739，相位累加器、相位調(diào)制器采用的FPGA是EP3S1150F1152。
全文摘要
本發(fā)明屬于雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)系統(tǒng)，其特征是它至少包括DDS線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路、頻率源、信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)接收電路和成像處理單元。它提供一種能利用回波的相位信息，雷達(dá)分辨率不會(huì)受到一定的限制的一種相干的石油管道漏油區(qū)成像雷達(dá)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01S13/90GK102176015SQ20111002514
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者何飛, 劉杰, 劉立, 唐禹, 張世君, 張永強(qiáng), 李建東, 李輝, 王成達(dá), 王香增, 邢孟道, 高瑞民 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué), 陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司