CN103592641A - 一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置 - Google Patents

一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置 Download PDF

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魏艳强
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Abstract

本发明公开了一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置，包括：耦合器A（2）、耦合器B（3）、第一混频器（4）、放大器A（5）、第二混频器（6）、放大器B（7）和滤波器（8）。由耦合器A（2）耦合出发射机（1）的信号，通过耦合器B（3），经第一混频器（4）和第二混频器（6）的两次下变频，放大器A（5）和放大器B（7）的两次放大及滤波器（8）的滤波后，输出中频信号。再经数字接收机（9）、信号处理器（10）和显控终端（11）的进一步处理，得到发射功率。由频率综合器（12）产生的测试信号进入耦合器B（3），得到耦合器B（3）至信号处理器（10）的增益。本发明具有成本低、测量精度高的优点。

Description

一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置
 
技术领域
本发明涉及一种功率测量装置，特别是一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置。
背景技术
目前，毫米波云雷达发射功率实时测量装置有毫米波功率计和检波信号功率测量电路两种。毫米波功率计有多种，包括热敏电阻式功率计、热电偶式功率计、脉冲峰值功率计，价格均比较贵、需要定时标校、与系统集成度低。检波信号功率测量电路包括：定向耦合器、检波器、采样电路、运放电路，受环境温度影响大、测量精度低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置，解决已有毫米波云雷发射功率实时测量装置价格较贵、与系统集成度低、受环境温度影响大、测量精度低的问题。
一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置，包括：发射机、耦合器A、耦合器B、第一混频器、放大器A、第二混频器、放大器B、滤波器、数字接收机、信号处理器、显控终端和频率综合器。
发射机、耦合器A、耦合器B、第一混频器、放大器A、第二混频器、放大器B、滤波器、数字接收机、信号处理器和显控终端顺次串联；频率综合器的输出端分别与耦合器B、第一混频器和第二混频器的输入端连接。
发射机输出毫米波功率信号，耦合器A耦合一部分发射机输出的功率信号并输出，输出的信号称为主波信号。主波信号通过耦合器B后，与频率综合器送来的一本振信号在第一混频器中进行混频后，输出一中频主波信号；一中频主波信号经放大器A放大后进入第二混频器，与频率综合器送来的二本振信号在第二混频器中进行混频，产生二中频主波信号，二中频主波信号经放大器B的进一步放大和滤波器的滤波后，送往数字接收机。二中频主波信号在数字接收机经A/D变换、数字下变频和滤波处理后，形成反映信号强度和相位信息的数字正交I/Q信号，信号处理器对数字正交I/Q信号进行视频积分处理，得到主波信号强度。再由显控终端根据信号处理器输出的主波信号强度、耦合器A的耦合度、耦合器B至信号处理器的增益得到发射功率，发射功率                                               
Figure 201310593493X100002DEST_PATH_IMAGE002
表示为：
Figure 201310593493X100002DEST_PATH_IMAGE004
                              （1）
式中：
Figure 110482DEST_PATH_IMAGE002
为发射功率，
Figure 201310593493X100002DEST_PATH_IMAGE006
为信号处理器输出的主波信号强度，
Figure 201310593493X100002DEST_PATH_IMAGE008
为耦合器A的耦合度，为耦合器B至信号处理器的增益。
由于耦合器B至信号处理器的增益受环境温度影响较大，影响发射功率测量的精度。由频率综合器产生的已知强度大小的测试信号通过耦合器B进入第一混频器，与频率综合器送来的一本振信号在第一混频器中进行混频后，输出一中频测试信号；一中频测试信号经放大器A放大后进入第二混频器，与频率综合器送来的二本振信号在第二混频器中进行混频，产生二中频测试信号，二中频测试信号经放大器B的进一步放大和滤波器的滤波后，送往数字接收机。二中频测试信号在数字接收机经A/D变换、数字下变频和滤波处理后，形成反映信号强度和相位信息的数字正交I/Q信号，信号处理器对数字正交I/Q信号进行视频积分处理，得到测试信号强度。再由显控终端根据信号处理器输出的测试信号强度、频率综合器输出的测试信号强度、耦合器B的耦合度得到耦合器B至信号处理器的增益，耦合器B至信号处理器的增益
Figure 768603DEST_PATH_IMAGE010
表示为：
Figure 201310593493X100002DEST_PATH_IMAGE012
                              （2）
式中：
Figure 201310593493X100002DEST_PATH_IMAGE014
为信号处理器输出的测试信号强度，为频率综合器输出的测试信号强度， 
Figure 201310593493X100002DEST_PATH_IMAGE018
为耦合器B的耦合度。
本发明充分利用了毫米波云雷达系统中频率综合器、数字接收机、信号处理和显控终端已经具备的功能，与雷达系统进行了充分的集成，具有成本低、测量精度高的优点。本发明不仅可以用于毫米波云雷达发射功率的实时测量，还适用与其他不同类型和用途的雷达系统发射功率的实时测量，对于磁控管雷达系统还可以进行系统相参处理。
附图说明
图1  一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置结构示意图。
1.发射机  2.耦合器A  3.耦合器B  4.第一混频器  5.放大器A  6.第二混频器  7.放大器B  8.滤波器  9.数字接收机  10.信号处理器  11.显控终端  12.频率综合器。
具体实施方式
一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置，包括：发射机1、耦合器A2、耦合器B3、第一混频器4、放大器A5、第二混频器6、放大器B7、滤波器8、数字接收机9、信号处理器10、显控终端11和频率综合器12。
发射机1、耦合器A2、耦合器B3、第一混频器4、放大器A5、第二混频器6、放大器B7、滤波器8、数字接收机9、信号处理器10和显控终端11顺次串联；频率综合器12的输出端分别与耦合器B3、第一混频器4和第二混频器6的输入端连接。
发射机1输出毫米波功率信号，耦合器A2耦合一部分发射机1输出的功率信号并输出，输出的信号称为主波信号。主波信号通过耦合器B3后，与频率综合器12送来的一本振信号在第一混频器4中进行混频后，输出一中频主波信号；一中频主波信号经放大器A5放大后进入第二混频器6，与频率综合器12送来的二本振信号在第二混频器6中进行混频，产生二中频主波信号，二中频主波信号经放大器B7的进一步放大和滤波器8的滤波后，送往数字接收机9。二中频主波信号在数字接收机9经A/D变换、数字下变频和滤波处理后，形成反映信号强度和相位信息的数字正交I/Q信号，信号处理器10对数字正交I/Q信号进行视频积分处理，得到主波信号强度。再由显控终端11根据信号处理器10输出的主波信号强度、耦合器A2的耦合度、耦合器B3至信号处理器10的增益得到发射功率，发射功率
Figure 783787DEST_PATH_IMAGE002
表示为：
Figure 878782DEST_PATH_IMAGE004
                              （1）
式中：
Figure 639803DEST_PATH_IMAGE002
为发射功率，
Figure 88233DEST_PATH_IMAGE006
为信号处理器10输出的主波信号强度，为耦合器A2的耦合度，
Figure 353047DEST_PATH_IMAGE010
为耦合器B3至信号处理器10的增益。
由于耦合器B3至信号处理器10的增益受环境温度影响较大，影响发射功率测量的精度。由频率综合器12产生的已知强度大小的测试信号通过耦合器B3进入第一混频器4，与频率综合器12送来的一本振信号在第一混频器4中进行混频后，输出一中频测试信号；一中频测试信号经放大器A5放大后进入第二混频器6，与频率综合器12送来的二本振信号在第二混频器6中进行混频，产生二中频测试信号，二中频测试信号经放大器B7的进一步放大和滤波器8的滤波后，送往数字接收机9。二中频测试信号在数字接收机9经A/D变换、数字下变频和滤波处理后，形成反映信号强度和相位信息的数字正交I/Q信号，信号处理器10对数字正交I/Q信号进行视频积分处理，得到测试信号强度。再由显控终端11根据信号处理器10输出的测试信号强度、频率综合器12输出的测试信号强度、耦合器B3的耦合度得到耦合器B3至信号处理器10的增益，耦合器B3至信号处理器10的增益
Figure 837249DEST_PATH_IMAGE010
表示为：
Figure 978118DEST_PATH_IMAGE012
                              （2）
式中：
Figure 333007DEST_PATH_IMAGE014
为信号处理器10输出的测试信号强度，
Figure 674864DEST_PATH_IMAGE016
为频率综合器12输出的测试信号强度， 
Figure 239838DEST_PATH_IMAGE018
为耦合器B3的耦合度。

Claims (1)

1.一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置，其特征在于包括：发射机（1）、耦合器A（2）、耦合器B（3）、第一混频器（4）、放大器A（5）、第二混频器（6）、放大器B（7）、滤波器（8）、数字接收机（9）、信号处理器（10）、显控终端（11）和频率综合器（12）；
发射机（1）、耦合器A（2）、耦合器B（3）、第一混频器（4）、放大器A（5）、第二混频器（6）、放大器B（7）、滤波器（8）、数字接收机（9）、信号处理器（10）和显控终端（11）顺次串联；频率综合器（12）的输出端分别与耦合器B（3）、第一混频器（4）和第二混频器（6）的输入端连接；
发射机（1）输出毫米波功率信号，耦合器A（2）耦合一部分发射机（1）输出的功率信号并输出，输出的信号称为主波信号；主波信号通过耦合器B（3）后，与频率综合器（12）送来的一本振信号在第一混频器（4）中进行混频后，输出一中频主波信号；一中频主波信号经放大器A（5）放大后进入第二混频器（6），与频率综合器（12）送来的二本振信号在第二混频器（6）中进行混频，产生二中频主波信号，二中频主波信号经放大器B（7）的进一步放大和滤波器（8）的滤波后，送往数字接收机（9）；二中频主波信号在数字接收机（9）经A/D变换、数字下变频和滤波处理后，形成反映信号强度和相位信息的数字正交I/Q信号，信号处理器（10）对数字正交I/Q信号进行视频积分处理，得到主波信号强度；再由显控终端（11）根据信号处理器（10）输出的主波信号强度、耦合器A（2）的耦合度、耦合器B（3）至信号处理器（10）的增益得到发射功率，发射功率                                               
Figure 201310593493X100001DEST_PATH_IMAGE002
表示为：
                              （1）
式中：
Figure 851293DEST_PATH_IMAGE002
为发射功率，为信号处理器（10）输出的主波信号强度，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为耦合器A（2）的耦合度，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为耦合器B（3）至信号处理器（10）的增益；
由于耦合器B（3）至信号处理器（10）的增益受环境温度影响较大，影响发射功率测量的精度；由频率综合器（12）产生的已知强度大小的测试信号通过耦合器B（3）进入第一混频器（4），与频率综合器（12）送来的一本振信号在第一混频器（4）中进行混频后，输出一中频测试信号；一中频测试信号经放大器A（5）放大后进入第二混频器（6），与频率综合器（12）送来的二本振信号在第二混频器（6）中进行混频，产生二中频测试信号，二中频测试信号经放大器B（7）的进一步放大和滤波器（8）的滤波后，送往数字接收机（9）；二中频测试信号在数字接收机（9）经A/D变换、数字下变频和滤波处理后，形成反映信号强度和相位信息的数字正交I/Q信号，信号处理器（10）对数字正交I/Q信号进行视频积分处理，得到测试信号强度；再由显控终端（11）根据信号处理器（10）输出的测试信号强度、频率综合器（12）输出的测试信号强度、耦合器B（3）的耦合度得到耦合器B（3）至信号处理器（10）的增益，耦合器B（3）至信号处理器（10）的增益
Figure 460873DEST_PATH_IMAGE010
表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
                              （2）
式中：为信号处理器（10）输出的测试信号强度，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为频率综合器（12）输出的测试信号强度， 
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为耦合器B（3）的耦合度。
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