無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，其恒溫晶振輸出端與DDS基準(zhǔn)信號(hào)源和鎖相介質(zhì)振蕩器連接，DDS基準(zhǔn)信號(hào)源與控制系統(tǒng)連接；DDS基準(zhǔn)信號(hào)源依次與第一濾波器、相位鎖定器、低通濾波器、壓控振蕩器、三功率分配器、倍頻器和第一功率放大器、天線連接；鎖相介質(zhì)振蕩器與混頻器連接，混頻器輸出分為兩路，一路與第二濾波器、第一放大器、相位鎖定器連接；另一路與三功率分配器連接；三功率分配器還與接收機(jī)連接，進(jìn)行等能量功率分配；倍頻器將接收的信號(hào)倍頻至8毫米波段信號(hào)，放大后通過天線發(fā)射。本實(shí)用新型主要用于輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)無人機(jī)對(duì)障礙物包括桿塔和輸電線路的避讓探測，提高探測目標(biāo)的距離分辨率。
【專利說明】無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于毫米波雷達(dá)探測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，適用于輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)對(duì)障礙物的避讓探測。

【背景技術(shù)】
[0002]利用無人機(jī)在電力系統(tǒng)防災(zāi)減災(zāi)和線路巡視中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)災(zāi)情監(jiān)控、快速巡視、隱患發(fā)現(xiàn)等功能，實(shí)現(xiàn)了管理的一體化，將故障杜絕在隱患階段，可極大地提升電力系統(tǒng)輸配電運(yùn)行、管理和維護(hù)水平。但目前無人機(jī)經(jīng)常發(fā)生被電力輸電線、樹林等撞擊而致嚴(yán)重事故，在暴風(fēng)雨天氣惡劣等情況下，引發(fā)事故的概率更大。
[0003]毫米波避障雷達(dá)目前在無人機(jī)上應(yīng)用未見報(bào)道。根據(jù)避障雷達(dá)的要求，不能采用常規(guī)的雷達(dá)信號(hào)體制，因?yàn)?，這種機(jī)載的雷達(dá)系統(tǒng)需要探測的距離范圍是從零距離探測算起，而且需要距離分辨率高，探測精度高.所以常規(guī)雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)源一般采用脈沖雷達(dá)信號(hào)、且非距離高分辨。另外，超低空飛行時(shí)，地面會(huì)產(chǎn)生地面雜波等影響等。如何解決上述問題是機(jī)載雷達(dá)急需要解決的問題。
[0004]為了設(shè)計(jì)出滿足需要的避障雷達(dá)，首先要解決一個(gè)滿足避障雷達(dá)要求的新體制雷達(dá)信號(hào)發(fā)射源。而新體制雷達(dá)需要有高性能的發(fā)射機(jī)激勵(lì)源和接收機(jī)本振源，同時(shí)具有高的頻率穩(wěn)定度和低的相位噪聲，這是解決避障雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的關(guān)鍵。
[0005]要提高長期頻率穩(wěn)定度，必須采用穩(wěn)頻的技術(shù)路線，如直接合成、鎖相合成、采用低相位噪聲的振蕩器和放大器件等。除此以外，還要提高雷達(dá)的分辨率，解決這個(gè)問題的根本措施是增加帶寬，并且?guī)拑?nèi)具有高線性度。
[0006]在信號(hào)調(diào)制方面，不采用調(diào)幅信號(hào)，應(yīng)采用線性調(diào)頻體制，這是現(xiàn)代高性能雷達(dá)體制采用的信號(hào)波形之一。
[0007]產(chǎn)生線性調(diào)頻的方法是采用模擬法與數(shù)字法。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，近年來出現(xiàn)了直接數(shù)字合成技術(shù)。目前，用DDS產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)及其其他復(fù)雜波形信號(hào)的技術(shù)日益受到重視，用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)能綜合出各種信號(hào)波形。例如，通過數(shù)控電路能對(duì)DDS輸出的頻率、幅度、相位、實(shí)現(xiàn)精確控制，能使DDS產(chǎn)生寬的并可以使帶內(nèi)信號(hào)的幅度、相位得到校正。從而得到一個(gè)高線性度、低相位噪聲的寬帶線性調(diào)頻信號(hào)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]基于上述提出的問題，本實(shí)用新型提供一種無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，該發(fā)明采用直接式數(shù)字合成技術(shù)，即首先在短波段產(chǎn)生出一個(gè)高性能的寬帶信號(hào)，例如:0—25MHz或45— 75MHz、72 - 250MHz等等。之后通過倍頻，把基帶信號(hào)往高端搬移米波波段。通過鎖相介質(zhì)振蕩器產(chǎn)生出一個(gè)X波段信號(hào)，由此與倍頻后的基帶信號(hào)通過PLL系統(tǒng)得到一穩(wěn)定的X波段信號(hào)，之后通過倍頻技術(shù)將高性能的寬帶信號(hào)變換產(chǎn)生出毫米波寬帶信號(hào)。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，發(fā)射機(jī)的發(fā)射波段為8毫米波段，它包括:
[0011]恒溫晶振；
[0012]恒溫晶振輸出端分別與DDS基準(zhǔn)信號(hào)源和鎖相介質(zhì)振蕩器的輸入端連接，DDS基準(zhǔn)信號(hào)源與控制系統(tǒng)連接；
[0013]DDS基準(zhǔn)信號(hào)源輸出端則依次與第一濾波器、相位鎖定器、低通濾波器、壓控振蕩器、三功率分配器、倍頻器和第一功率放大器、天線連接；
[0014]鎖相介質(zhì)振蕩器輸出端與混頻器連接，混頻器輸出端分為兩路，一路依次與第二濾波器、第一放大器、相位鎖定器連接；另一路與三功率分配器連接；
[0015]三功率分配器還與接收機(jī)連接，三功率分配器進(jìn)行等能量功率分配；
[0016]倍頻器將將接收的信號(hào)倍頻至8毫米波段信號(hào)，由第一功率放大器放大后通過天線發(fā)射。
[0017]所述DDS基準(zhǔn)信號(hào)源用于產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)以作為所述相位鎖定器的一個(gè)輸入。
[0018]所述鎖相介質(zhì)振蕩器基于所述恒溫晶振輸入的信號(hào)產(chǎn)生一 X波段射頻信號(hào)。
[0019]所述混頻器用于混頻并輸出一 VHF波段中頻信號(hào)。
[0020]所述壓控振蕩器用于產(chǎn)生X波段的線性調(diào)頻信號(hào)。
[0021]所述恒溫晶振的頻率為10MHz。
[0022]所述X波段的線性調(diào)頻信號(hào)為一個(gè)被鎖相的X波段的LMF信號(hào)。
[0023]所述DDS基準(zhǔn)信號(hào)源采用DDS器件產(chǎn)生寬帶信號(hào)，且DDS基準(zhǔn)信號(hào)源通過控制系統(tǒng)來程控其捷變頻率和相位從而輸出作為所述相位鎖定器的基準(zhǔn)源信號(hào)，由PLDRO產(chǎn)生出的X波段信號(hào)再與VCO輸出的信號(hào)混頻得到一個(gè)中頻，利用該中頻與DDS基準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生的寬帶信號(hào)進(jìn)行相位比較.對(duì)VCO進(jìn)行相位鎖定.
[0024]所述倍頻器為四倍頻器。他將對(duì)VCO進(jìn)行相位鎖定得到的信號(hào)進(jìn)行四倍頻.通過倍頻得到所需要的毫米波信號(hào).產(chǎn)生出一個(gè)低相位噪聲、搞線性度的寬帶雷達(dá)信號(hào)。
[0025]有益效果:
[0026]1.該專利所述系統(tǒng)基于DDS器件通過數(shù)控電路能對(duì)DDS輸出的頻率、幅度、相位進(jìn)行精確控制的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生出了一個(gè)低相位噪聲、高穩(wěn)定度的寬帶線性調(diào)頻信號(hào)。該優(yōu)點(diǎn)是由專利中DDS部件和第一濾波器等參數(shù)實(shí)現(xiàn)的。
[0027]2.該專利所述系統(tǒng)采用高穩(wěn)定的鎖相介質(zhì)振蕩器部件與VCO產(chǎn)生的X波段信號(hào)，通過混頻能產(chǎn)生出純凈的VCO所需求的相位鎖相信號(hào).該信號(hào)能提高VCO系統(tǒng)產(chǎn)生出一個(gè)對(duì)基帶寬帶線性調(diào)頻往高段頻率的搬移的載波頻率.
[0028]3.通過四倍頻器作用，把搬移之后的基帶寬帶線性調(diào)信號(hào)變換成毫米波寬帶線性調(diào)頻信號(hào)，從而得到了能符合應(yīng)用于無人機(jī)避障系統(tǒng)要求的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為8無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源的電路連接示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0031]如圖1所示，一種無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，包括恒溫晶振、DDS基準(zhǔn)信號(hào)源、第一濾波器、鎖相介質(zhì)振蕩器(PLDRO)、混頻器、第二濾波器、第一放大器、相位鎖定器、低通濾波器(LPF)、壓控振蕩器(VCO)、三功率分配器、倍頻器、第一功率放大器以及天線。DDS基準(zhǔn)信號(hào)源與控制系統(tǒng)連接，三功率分配器則與接收機(jī)連接。
[0032]所述恒溫晶振的兩路輸出分別連接至所述鎖相介質(zhì)振蕩器(PLDRO)和DDS基準(zhǔn)信號(hào)源的輸入端，所述DDS基準(zhǔn)信號(hào)源的輸出經(jīng)所述第一濾波器濾波后輸入所述相位鎖定器，所述DDS基準(zhǔn)信號(hào)源用于產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)以作為所述相位鎖定器的一個(gè)輸入。
[0033]所述鎖相介質(zhì)振蕩器(PLDRO)產(chǎn)生一 X波段射頻信號(hào)并輸入所述混頻器，所述混頻器用于混頻并輸出一 VHF波段中頻信號(hào)，所述混頻器輸出的VHF波段中頻信號(hào)經(jīng)過所述第二濾波器和第一放大器處理后作為所述相位鎖定器的另一輸入。
[0034]所述相位鎖定器對(duì)所述輸入的兩路信號(hào)進(jìn)行相位比較，其輸出信號(hào)經(jīng)過所述低通濾波器(LPF)進(jìn)行低通濾波處理后輸入所述壓控振蕩器(VCO)，所述壓控振蕩器(VCO)用于產(chǎn)生X波段的線性調(diào)頻信號(hào)并作為所述三功率分配器的輸入。
[0035]所述三功率分配器分三路輸出由所述壓控振蕩器(VCO)所產(chǎn)生的X波段線性調(diào)頻信號(hào)至所述混頻器、倍頻器以及一接收機(jī)，該三功率分配器為等能量功率分配。
[0036]所述倍頻器為四倍頻器，將所述X波段線性調(diào)頻信號(hào)倍頻至8毫米波段信號(hào)，所述四倍頻器輸出的信號(hào)經(jīng)所述第一功率放大器進(jìn)行功率放大后輸入所述發(fā)射天線，由所述發(fā)射天線發(fā)射。
[0037]優(yōu)選地，所述恒溫晶振的頻率為100MHz，設(shè)計(jì)用于作為整個(gè)發(fā)射機(jī)的頻率參考。
[0038]優(yōu)選地，所述X波段的線性調(diào)頻信號(hào)為一個(gè)被鎖相的X波段的LMF信號(hào)。
[0039]優(yōu)選地，所述DDS基準(zhǔn)信號(hào)源通過一控制系統(tǒng)來程控其捷變頻率和相位從而輸出作為所述相位鎖定器基準(zhǔn)源的信號(hào)。
[0040]在一些實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)包括一計(jì)算機(jī)，產(chǎn)生控制來程控所述DDS基準(zhǔn)信號(hào)源的捷變頻率和相位從而作為所述相位鎖定器的基準(zhǔn)源信號(hào)。
[0041]優(yōu)選地，所述相位鎖定器采用數(shù)字鎖相環(huán)。
[0042]上述發(fā)射機(jī)可以多種封裝方式封裝后，然后作為無人機(jī)前端發(fā)射部分。例如，基于LTCC技術(shù)進(jìn)行封裝。
【權(quán)利要求】
1.一種無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，其特征在于，發(fā)射機(jī)的發(fā)射波段為8暈米波段,包括: 恒溫晶振； 恒溫晶振輸出端分別與DDS基準(zhǔn)信號(hào)源和鎖相介質(zhì)振蕩器的輸入端連接，DDS基準(zhǔn)信號(hào)源與控制系統(tǒng)連接； DDS基準(zhǔn)信號(hào)源輸出端則依次與第一濾波器、相位鎖定器、低通濾波器、壓控振蕩器、三功率分配器、倍頻器和第一功率放大器、天線連接； 鎖相介質(zhì)振蕩器輸出端與混頻器連接，混頻器輸出端分為兩路，一路依次與第二濾波器、第一放大器、相位鎖定器連接；另一路與三功率分配器連接； 三功率分配器還與接收機(jī)連接，三功率分配器進(jìn)行等能量功率分配； 倍頻器將將接收的信號(hào)倍頻至8毫米波段信號(hào)，由第一功率放大器放大后通過天線發(fā)射。
2.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，其特征在于，所述DDS基準(zhǔn)信號(hào)源用于產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)以作為所述相位鎖定器的一個(gè)輸入。
3.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，其特征在于，所述鎖相介質(zhì)振蕩器基于所述恒溫晶振輸入的信號(hào)產(chǎn)生一 X波段射頻信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，其特征在于，所述混頻器用于混頻并輸出一 VHF波段中頻信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，其特征在于，所述壓控振蕩器用于產(chǎn)生X波段的線性調(diào)頻信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，其特征在于，所述恒溫晶振的頻率為10MHz。
7.如權(quán)利要求3或5所述的無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，其特征在于，所述X波段的線性調(diào)頻信號(hào)為一個(gè)被鎖相的X波段的LMF信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，其特征在于，所述DDS基準(zhǔn)信號(hào)源采用DDS器件產(chǎn)生寬帶雷達(dá)信號(hào)，且DDS基準(zhǔn)信號(hào)源通過控制系統(tǒng)來程控其捷變頻率和相位從而輸出作為所述相位鎖定器的基準(zhǔn)源信號(hào)，產(chǎn)生出了 8毫米波段的寬帶線性調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號(hào)發(fā)射源，其特征在于，所述倍頻器為四倍頻器。
【文檔編號(hào)】G01S13/93GK203858359SQ201420283495
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】鄭天茹, 劉俍, 張晶晶, 張明江, 王萬國, 魏傳虎, 慕世友, 任杰, 傅孟潮, 郭玉泉 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院, 山東魯能智能技術(shù)有限公司