CN105829910B - 料位测量装置的prf频率发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及频率发生器，用于为雷达测量装置产生频率稍不同的两个脉冲重复频率信号。频率发生器包括：振荡器，产生振荡器信号；第一信号路径，用于从振荡器信号产生第一脉冲重复频率信号；以及第二信号路径，用于从振荡器信号产生第二脉冲重复频率信号。第一信号路径包括：分频器或第一DDS模块，被设计成基于振荡器信号产生第一频率信号；第一混频器，被设计成将第一频率信号或从其导出的信号上混到中频频带且产生第一中频信号；以及第一陶瓷带通滤波器，被设计成滤出第一中频信号的选择的频率分量且产生经带通滤波的第一中频信号。第二信号路径包括：第二DDS组件，被设计成基于振荡器信号产生第二频率信号，所述第二频率信号与第一频率信号相差指定的频率偏移；第二混频器，被设计成将第二频率信号或从其导出的信号上混到中频频带且产生第二中频信号；以及第二陶瓷带通滤波器，被设计成滤出第二中频信号的选择的频率分量且产生经带通滤波的第二中频信号。

Description

料位测量装置的PRF频率发生器
技术领域
本发明涉及用于产生雷达测量装置的脉冲重复频率信号的频率发生器、脉冲相关雷达的雷达测量装置以及用于产生雷达测量装置的脉冲重复频率信号的方法。
背景技术
用于捕获和/或修改过程变量的现场装置频繁用于过程自动化技术中。此类型的现场装置的示例是料位测量装置、质量流量计、压力和温度测量装置等，它们作为传感器而记录对应过程变量、料位、流量、压力和温度。
各种这些现场装置由恩德斯+豪斯公司制造和销售。
现场装置的一种重要类别由基于脉冲相关雷达的原理的基于雷达的料位测量装置组成。在这些料位测量装置中，在发送路径内的雷达脉冲的产生通过第一脉冲重复频率信号来控制，而接收信号的分析所需的本地振荡器受第二脉冲重复频率信号控制，其中第二脉冲重复频率信号的频率稍不同于第一脉冲重复频率信号的频率。
发明内容
本发明是基于以下目的：提供为根据脉冲相关原理运行的雷达测量装置产生脉冲重复频率信号的频率发生器和方法，其中该发生器和方法将按高精度供应所需脉冲重复频率信号。
这些目的通过根据本发明的频率发生器、脉冲相关雷达的雷达测量装置和用于为根据脉冲相关原理运行的雷达测量装置产生频率稍不同的两个脉冲重复频率信号的方法来实现。
根据本发明的实施例的频率发生器用于为在根据脉冲相关原理运行的雷达测量装置中的使用而产生具有频率稍不同的两个脉冲重复频率信号的目的。频率发生器包括：振荡器，产生振荡器信号；第一信号路径，用于根据振荡器信号产生第一脉冲重复频率信号；以及第二信号路径，用于根据振荡器信号产生第二脉冲重复频率信号。
第一信号路径包括：分频器或第一DDS模块，被设计成基于振荡器信号而产生第一频率信号；第一混频器，被设计成将第一频率信号或从其导出的信号上混到中频频带且产生第一中频信号；以及第一陶瓷带通滤波器，被设计成滤出第一中频信号的所选择的频率分量且产生经带通滤波的第一中频信号。
第二信号路径包括：第二DDS组件，被设计成基于振荡器信号而产生第二频率信号，该第二频率信号与第一频率信号相差指定的频率偏移；第二混频器，被设计成将第二频率信号或从其导出的信号上混到中频频带且产生第二中频信号；以及第二陶瓷带通滤波器，被设计成滤出第二中频信号的所选择的频率分量且产生经带通滤波的第二中频信号。
通过在第二信号路径中使用DDS模块，可按极高精度设置第一频率信号与第二频率信号之间的频率偏移。为了使DDS模块能够供应高质量的输出信号，DDS模块的时钟频率必须至少10倍于DDS模块所产生的信号的频率。因此，第一频率信号和第二频率信号的频率相当低且处于几百kHz的范围内。这些频率对于所得频率信号来说过低而不能直接用作用于脉冲相关测量的脉冲重复频率信号，这是因为无法以此方式达到本申请所需的测量速度。
因此，建议第一频率信号和第二频率信号通过混频器上混到较高频率的中频频带。这导致第二优点，即，低廉的高质量的陶瓷带通滤波器可用于频率信号上混到的中频频带，其中带通滤波器可用于滤出经上混的中频信号的个别频率分量。从以此方式获得的频率分量，可接着导出脉冲相关雷达的所需脉冲重复频率信号。
附图说明
在下文中，借助于附图所描绘的示例性实施例来更详细地概述本发明。附图示出：
图1是根据脉冲相关雷达的原理而作用的雷达测量装置的框图；
图2是接收信号sRX的脉冲以及本地振荡器信号sLO的脉冲，其中本地振荡器信号相对于接收信号具有某频率偏移；
图3是DDS(直接数字合成器)模块的结构；
图4是频率发生器的框图，其中该频率发生器产生雷达发送振荡器的第一PRF信号以及本地振荡器的第二PRF信号；
图5A到图5F是图4的频率发生器的信号的不同频率分量的概述；
图6是频率发生器的另一框图，其中该频率发生器产生雷达发送振荡器的第一PRF信号以及本地振荡器的第二PRF信号；以及
图7A到图7D是图6的频率发生器的信号的不同频率分量的概述。
具体实施方式
在根据脉冲雷达原理的距离测量中，雷达测量装置发射脉冲状信号。此脉冲状雷达信号到达雷达目标，从该雷达目标，该脉冲状雷达信号反射回到雷达测量装置，而在雷达测量装置中，该脉冲状雷达信号被分析。雷达目标的距离是通过所发射的雷达脉冲与所接收的雷达脉冲之间的时间偏移而给出。
通过脉冲雷达进行的距离测量尤其适用于确定容器中(如罐中)的介质的料位。因此，脉冲雷达是料位测量的领域中的重要技术且用于许多测量装置中。料位测量的领域中的许多现场装置根据脉冲雷达原理而作用。
对于根据脉冲雷达原理而作用的雷达测量装置来说，感兴趣的焦点在于雷达发送振荡器和本地振荡器以相对于彼此具有略微频率偏移的脉冲重复频率操作的解决方案。图1示出雷达测量装置，其中该雷达测量装置根据脉冲相关雷达原理而作用，且包括频率相对于彼此略微偏移的两个振荡器。PRF发生器100指定发送路径中的脉冲重复频率。缩写“PRF”代表“脉冲重复频率”。PRF发生器100产生具有约1.8MHz到2MHz的频率的一串矩形脉冲。以此方式产生的第一PRF信号s1用于控制雷达发送振荡器101的目的，其中雷达发送振荡器101产生具有例如26GHz的雷达频率的实际雷达信号。雷达发送振荡器101根据第一PRF信号s1而接通和切断，而这又导致脉冲状雷达信号sTX的产生。脉冲状雷达信号sTX经由发射器/接收器开关102而提供到天线103，且接着由天线103辐射。天线103所辐射的该串雷达脉冲由雷达目标104反射，且所反射的雷达脉冲又被天线103接收。经由发射器/接收器开关102，脉冲状雷达接收信号sRX被提供到接收混频器105。由于从天线103到雷达目标104且返回到天线103的信号传播延迟，雷达接收信号sRX的雷达脉冲相对于所发射的雷达信号sTX的脉冲具有某时间延迟。
为了确定此时间延迟(目标距离的特性)，脉冲式雷达接收信号sRX在接收混频器105中与脉冲式本地振荡器信号sLO混频。脉冲式本地振荡器信号sLO的脉冲重复频率f2由第二PRF信号s2指定，而第二PRF信号s2是由PRF发生器106产生。本地振荡器107产生脉冲式本地振荡器信号sLO，其中脉冲式本地振荡器信号sLO是根据第二PRF信号s2而产生且被提供到接收混频器105。因而，第二PRF信号s2的脉冲重复频率f2稍不同于第一PRF信号s1的脉冲重复频率f1。发送路径中的PRF发生器100和分析路径中的PRF发生器106被调节成使得第二PRF信号s2的脉冲重复频率f2与第一PRF信号s1的脉冲重复频率f1略微相差指定的频率偏移Δf。频率差Δf被捕获且提供到控制/调节单元108。取决于频率差Δf，控制/调节单元108如此调整PRF发生器106的频率以便实现指定的频率偏移。
由于频率差Δf，本地振荡器信号的脉冲相对于发送信号sTX的脉冲且因此还相对于接收信号sRX的脉冲以一定速度移动。所选择的频率偏移Δf越大，本地振荡器的脉冲相对于sTX和sRX的脉冲移位得越强。在脉冲重复频率f1的每一间隔周期期间，本地振荡器脉冲相对于雷达发送振荡器脉冲移位达Δτ，其中Δτ按以下方式取决于脉冲重复频率f1和f2：Δτ＝|T2–T1|＝|1/f2–1/f1|。本文中，T1表示接收信号的间隔周期，且T2表示本地振荡器信号的间隔周期。
接收信号sRX的分析是在接收混频器105中执行。此处，脉冲式接收信号sRX与本地振荡器信号sLO混频，以使得因此在接收混频器105的输出处获得了中频信号sZF。中频信号sZF由中频滤波器110滤波且随后经由模数转换器111转换为数字信号，其中数字信号被提供到控制/调节单元108以供进一步分析。在接收信号sRX的脉冲到达接收混频器105且同时，本地振荡器信号sLO的脉冲也到达接收混频器105时，这导致中频信号sZF中的对应偏转。以此方式，可确定接收信号sRX中的脉冲的时间相关位置。
图2示出如何实现此情形。在图2的上部中，脉冲式接收信号sRX是根据时间而描绘。接收信号的脉冲200、201、202、203之间的距离由在发送路径中的间隔周期T1＝1/f1指定。在接收信号sRX之下，在图2中描绘了脉冲式本地振荡器信号sLO，其中本地振荡器信号用于扫描脉冲式接收信号sRX。因为本地振荡器路径中的脉冲重复频率f2稍低于发送路径中的脉冲重复频率f1，所以本地振荡器信号sLO的间隔周期T2稍大于接收信号sRX的间隔周期T1，本地振荡器信号的脉冲204到207保持相对于接收信号sRX的脉冲200到203向右较远地移位。对于本地振荡器信号sLO的每一间隔周期来说，本地振荡器信号sLO的脉冲相对于接收信号sRX的脉冲以时间增量Δτ向右移位。这实现接收信号sRX的时间相关脉冲位置的扫描。
由于接收信号sRX和本地振荡器信号sLO的不同间隔周期，所接收的脉冲的时间相关位置可逐渐通过本地振荡器脉冲来扫描。因此，频率偏移Δf实现通过本地振荡器脉冲进行的接收信号脉冲的时间相关位置的逐渐扫描。两个脉冲之间的相关由接收混频器的输出处所提供的中频信号sZF指示。为了精确地确定接收信号脉冲位置且因此精确地确定运行时间，重要的是，频率偏移Δf被选择为极小且按高精度来维持，以便实现所接收的脉冲的时间相关位置的精细筛选扫描。虽然发送信号的脉冲重复频率通常位于约1.8MHz到2MHz的范围内，但频率偏移Δf仅为约10Hz。这对发送信号和本地振荡器信号的PRF发生器提出高的需求。
为了按充分高的精度产生两个PRF信号，建议一个或更多个直接数字合成器模块(DDS)用于产生频率。直接数字合成(DDS)是用于产生周期性信号的数字信号处理的方法，其中周期性信号的频率可按极其精确的频率分辨率来设置。
在图3中，以示意图示出DDS模块的结构。DDS模块包括数字加法器300和相位寄存器301，其中当前相位值存储在相位寄存器301中。DDS模块由时钟信号302计时。在数字加法器300中，在每一循环步骤期间，指定的相位增量303与已从相位寄存器301读取的相位值304相加。由于此加法，数字加法器300将新相位值305写入到相位寄存器301。相位寄存器301中所存储的实际相位值对应于相位角，且相位寄存器301的溢流(自动返回到0)对应于相位寄存器的整个循环2π。对应于某相位值的信号值由相位至振幅转换器306产生。相位值到对应振幅的转换可通过例如ROM表来执行或关于运行时间以算法来确定。在相位至振幅转换器306的输出处获得的信号值307由数模转换器308转换为模拟信号值。在给定指定的时钟信号302的情况下，以此方式产生的DDS信号309的频率可通过使用相位增量303的对应选择而按高精度设置。
对于通过DDS模块按高频率分辨率来数字产生信号来说，干扰信号由于时间和振幅量化而出现，其中干扰信号取决于DDS功能块(例如，相位寄存器和数模转换器)的位宽以及时钟频率与期望的输出频率比。通常，如下原则适用：时钟频率与期望的输出频率之间的比越高且位宽越大，预期干扰越小，其中频率比是较具决定性的因素。
图4示出用于产生相对于彼此略微偏移的脉冲重复频率的频率发生器。此频率发生器可例如用于根据脉冲相关原理而作用的雷达测量装置中。频率发生器包括晶体振荡器400，其中晶体振荡器400提供振荡器信号s0，振荡器信号s0用作用于产生相对于彼此略微偏移的两个PRF信号的基础。振荡器信号s0的频率可为例如约25MHz。图4所示的频率发生器包括：第一信号路径，用于产生用于控制雷达发送振荡器的脉冲式操作的第一PRF信号s1；以及第二信号路径，用于产生用于控制本地振荡器的脉冲式操作的第二PRF信号s2。
在第一信号路径中，振荡器信号s0首先被提供到分频器401。分频器401被设计成根据分频比M而将振荡器信号s0的频率f0分频为频率f1＝f0/M。分频器401的输出处所接收的信号s11接着被提供到低通滤波器402，其中低通滤波器402用于滤除信号s11的频谱中所含有的谐波频率分量的目的，以使得低通滤波器402的输出处所接收的信号s12仅具有基频f1的频谱分量。信号s12接着被提供到混频器403，其中混频器403被设计成将信号s12上混到中频频带。出于此目的，基于振荡器信号s0，借助于分频器404而产生适当混频器信号s3。分频器404根据分频比N而将振荡器信号s0的频率f0分频为频率f3＝f0/N。以此方式获得的信号作为具有频率f3的混频器信号s3而被提供到混频器403。
混频器403可例如作为基于开关的双边带混频器来实现，其中混频器403的开关根据由混频器信号s3指定的时钟频率f3而切换。举例来说，混频器403的开关可作为CMOS开关来实现。在混频器403的输出处，获得了经上混的信号s13，其中经上混的信号s13含有频率f3–f1和f3+f1的频率分量。此经上混的信号s13现被提供到带通滤波器405，其中带通滤波器405抑制这些频谱分量中的一者且允许其他频谱分量通过。因此，通过基于开关的混频器403以及带通滤波器405，可容易实现单边带混频。
带通滤波器405优选是陶瓷带通滤波器。这些滤波器组件正被大量制造，例如，用于广播技术，且因此可以低廉的价格用于所选择的中频。由于陶瓷带通滤波器的高质量，这些滤波器最佳地适用于滤出所选择的频率分量。因此，陶瓷带通滤波器具有所需的频率选择性以实现理想的单边带实现方式。优选地，图4所示的频率发生器的中频范围可按高频率选择，以使得可通过上述的陶瓷滤波器组件来滤出个别频率分量。
在带通滤波器405的输出处，获得了经带通滤波的信号s14。仅含有单个中频分量的此信号被提供到比较器406，其中该比较器406将信号s14转换为方波信号s15。随后，以此方式获得的方波信号s15可视情况由最终分频器407分频为期望的频率，以使得获得了用于控制雷达发送振荡器的脉冲产生的期望的PFR信号s1。在所使用的陶瓷带通滤波器405的中频范围不同于期望的PRF信号s1的频率的状况下，需要此最终分频器407。
除此之外，图4所示的频率发生器包括用于产生用于控制本地振荡器的第二PRF信号s2的目的的第二信号路径，其中该第二PRF信号具有相对于第一PRF信号s1略微偏移的频率。为了能够相对于第一信号路径精确地设置频率偏移Δf，第二信号路径包括DDS(直接数字合成)模块408，其中DDS(直接数字合成)模块408接收振荡器信号s0作为时钟信号。DDS模块408被配置成使得DDS模块408产生信号s21，其中信号s21的频率f2与信号s11的频率f1相差指定的略微频率偏移Δf。因此，信号s21的频率f2是以下等式的一部分：|f2–f1|＝Δf。
DDS模块408所供应的信号s21接着被提供到低通滤波器409，其中低通滤波器409被设计成滤出基频的谐波分量以及信号s21的高频图像频率分量。以此方式获得的经低通滤波的信号s22随后被提供到混频器410，其中混频器410再次优选作为基于开关的混频器来实现。由分频器404提供的具有频率f3的信号s3再次用作混频器信号。混频器410被设计成将具有相当低的频率的信号s22上混到具有较高频率的中频频带。经上混的信号s23包括频率f3-f2处的频率分量以及频率f3+f2处的频率分量。带通滤波器411抑制这两个频率分量中的一者，以使得带通滤波器411的输出处的信号s24仅具有单个频率分量。优选地，正如带通滤波器405一样，带通滤波器411被设计为高质量的陶瓷带通滤波器，以使得带通滤波器411实现某频率分量的选择性滤出。信号s24由比较器412转换为方波信号s25。最终，方波信号s25的频率由最终分频器413分频到一定程度，以使得以此方式获得的第二PRF信号s2可用作用于本地振荡器的脉冲式操作的控制信号。
在下文中，描述图4所示的频率发生器的具体设计。晶体振荡器400例如可按频率f0＝25MHz操作。这具有优点在于此频率处的晶体振荡器400的电力消耗相对低。如果晶体振荡器400按较高频率操作，那么电力消耗将相应地上升，且将尤其对于现场装置来说，导致较高电力消耗。第一信号路径中的分频器401例如按比M＝42将振荡器频率f0分频，以使得获得了已被分频且具有相当低的频率f1＝595.238kHz的信号s11。DDS模块408被配置成使得DDS模块408产生具有频率f2＝595.370kHz的信号s21，其中f2＝595.370kHz相对于f1偏移达Δf＝132Hz。两个频率f1和f2相互极其接近。由于DDS模块408的时钟频率f0至少10倍于所产生的信号s21的频率f2，在频率合成时仅发生极少干扰。
然而，两个频率f1＝595.238kHz和f2＝595.370kHz过低而不适用作PRF信号。出于此原因，f1和f2由混频器403、410上混到中频频带。混频器信号由分频器404产生，其中分频器404按分频比N＝2工作，且按频率f3＝12.5MHz供应混频器信号s3。在第一信号路径中，f1＝595.238kHz处的信号s12通过混频器信号f3＝12.5MHz上混到中频频带，其中产生了f3-f1＝11.904762MHz处的第一频率分量以及f3+f1＝13.095238MHz处的第二频率分量。针对此频率范围，设置了足够高质量和选择性的陶瓷带通滤波器，以使得11.904762MHz处的第一频率分量可由陶瓷带通滤波器选择性地滤出。为此，例如，可使用具有12MHz的中心频率的陶瓷带通滤波器，其通过带宽的范围是从11.9MHz到12.1MHz。在第二信号路径中，频率f2＝595.370kHz处的信号s22通过混频器信号f3＝12.5MHz上混到中频范围中，其中产生了f3-f2＝11.904630MHz和f3+f2＝13.095370MHz的频率分量。11.904630MHz处的频率分量由陶瓷带通滤波器选择性地滤出，而较高频率分量受到抑制。为此，正如第一信号路径中一样，可使用具有12MHz的中心频率和11.9MHz到12.1MHz的通带宽度的陶瓷带通滤波器。
在第一信号路径中，以及在第二信号路径中，中频范围被设置在约12MHz的相当高的频率。出于此原因，分别在陶瓷带通滤波器405和411的输出处获得的信号s14和s24通常具有过高而不能用作用于控制雷达发送振荡器或本地振荡器的PRF信号的频率。因此，在第一信号路径中，在陶瓷带通滤波器405和比较器406的下游，布置了最终分频器407，其中最终分频器407按分频比K＝6将中频信号分频。如此，具有11.904762的频率的中频信号s15被转换为具有1.984127MHz的频率的期望的第一PFR信号s1。以此方式产生的第一PRF信号s1可直接用于控制雷达发送振荡器的脉冲操作。
以相同方式，在第二信号路径中，在陶瓷带通滤波器411和比较器412的下游，布置了最终分频器413，其中最终分频器413根据分频比K＝6将中频信号分频。以此方式，具有11.904630的频率的中频信号s25被转换为具有1.984105MHz的频率的期望的第一PRF信号s2。以此方式产生的PRF信号s2可直接用于控制本地振荡器的脉冲操作。
在图4所示的频率发生器的频率范围设计的状况下，在具有1.984127MHz的频率的PRF信号s1与具有1.984105MHz的频率的PRF信号s2之间，导致频率偏移Δf＝22Hz。通过使用DDS模块408，可按高精度维持信号s1与s2之间的此频率偏移Δf＝22Hz。因此，PRF信号s1与s2适用于利用脉冲相关雷达进行足够精确的信号分析。
在下文中，再次概括图4所示的频率发生器的设计所需的不同决定性准则：
1.晶体振荡器400的频率f0不应被选择得过高，以使得雷达测量装置的电力消耗不过高。
2.DDS模块408的时钟频率应显著高于输出信号s21的频率。优选地，DDS模块408的时钟频率应至少10倍于期望的输出信号s21的频率。只有这样才能确保获得充分无干扰的输出信号s21。
3.从第1点和第2点得出，在DDS模块408的输出处，获得了具有几百千赫的相当低的频率的输出信号s21。因此，信号s21不能被直接用作用于控制雷达发送振荡器的脉冲操作的PFR信号，而是必须首先变换到较高频率范围。在图4所示的实施例的状况下，这由混频器403、410执行，其中混频器403、410将信号s11和s21转换到具有较高频率的中频频带中。
4.信号s11和s21将上混到的中频频带应优选处于因而设置高质量的陶瓷带通滤波器的频率范围中，其中陶瓷带通滤波器可滤出不期望的频率分量。优选地，选择处于约10MHz到12MHz的频率范围中的中频频带，这是因为，针对此频率范围，存在高质量的陶瓷带通滤波器。
5.已上混到中频频带的信号通常具有过高而不能直接用作用于控制雷达脉冲产生的PRF信号的频率。因此，通常有必要设置其它分频器，以把来自中频频带的信号下分频到适用于PRF信号的频率范围，从而以此方式获得具有处于例如2MHz的范围中的期望的频率的PRF信号。
在图5A到图5F中，描绘图4的频率发生器中所产生的信号及其不同频率分量的概述。图5A示出分频器401的输出处存在的信号s11中的频率分量。信号s11包括-f1和f1处的频率分量。这是因以下事实所致：实数值的信号s11可被表达为-f1和f1处的两个复数值的分量的总和。除此之外，信号s11包括2f1、3f1、……、(M-1)f1、Mf1、(M+1)f1、……、等处的谐波信号分量。图4所示的低通滤波器402滤除这些谐波信号分量；仅-f1和f1处的频率分量可通过。在图5A中，低通滤波器402的滤波特性500由虚线表示。在低通滤波器402的输出处，获得了现包括-f1和f1处的频率分量的经低通滤波的信号s12。
图5B示出信号s21的频率分量，其中信号s21在第二信号路径中存在于DDS模块408的输出处。信号s21包括DDS模块408中所产生的频率f2处以及-f2处的频率分量。除此之外，信号s21还包括f0-f2和f0+f2处的图像频率分量，其中f0表示晶体振荡器400所提供的时钟频率，其用于操作DDS模块408。图4所示的低通滤波器409被设计成滤除f0-f2和f0+f2处的图像频率分量，且仅使-f2和f2处的信号分量通过。在图5B中，低通滤波器409的滤波特性501由虚线表示。在低通滤波器409的输出处，获得了现仅包括-f2和f2处的频率分量的信号s22。
随后，信号s12和s22通过混频器频率f3上混到中频频带中。在第一信号路径中，混频器403被设置成用于将信号s12上混。在图5C中，示出信号s13的频率分量，其中该信号存在于混频器403的输出处。如图5C中可见，信号s13含有f3-f1、f3和f3+f1处的经上混的信号分量。除此之外，信号s13还包括-f1和f1处的频率分量。在第一信号路径中，设置了陶瓷带通滤波器405，其中陶瓷带通滤波器405被设计成允许f3-f1＝11.904762MHz处的频率分量通过且滤除所有其它频率分量。出于此目的，陶瓷带通滤波器是关于其中心频率及其通带而设计，以使得陶瓷带通滤波器允许f3-f1处的频率分量通过，同时滤除所有其它频率分量。在图5C中，此情形所需的陶瓷带通滤波器405的滤波特性502由虚线表示。在陶瓷带通滤波器405的输出处，获得了现仅包括f3-f1处的频率分量的信号s14。具有f3-f1处的频率分量的信号s14示出在图5E中。根据此信号s12，可通过另一分频导出用于雷达发送振荡器的期望的PRF信号s1。
在第二信号路径中，经低通滤波的信号s22由混频器410上混到中频频带，其中频率f3处的信号s3用作混频器信号。在图5D中，示出信号s23的频率分量，其中信号s23存在于混频器410的输出处。信号s23包括f3-f2、f3、f3+f2以及-f2和f2处的经上混的频率分量。通过陶瓷带通滤波器411，f3-f2处的频率分量被滤出，而所有其它频率分量受到抑制。在图5D中，带通滤波器411的滤波特性503由虚线表示。在带通滤波器411的输出处，获得了信号s24，其中信号s24仅包括频率f3-f2处的单个频率分量。此信号s24示出在图5F中。根据此信号s24，可通过另一分频导出用于本地振荡器的期望的PRF信号s2。
在图6中，以框图的形式示出频率发生器的替代实施例。图6所示的频率发生器还能够产生用于控制发送振荡器的脉冲式操作的第一PRF信号s1，以及用于控制本地振荡器的脉冲式操作的第二PRF信号s2，其中第二PRF信号s2相对于s1略微频率移位。图6与图4之间的比较显露，图6所示的频率发生器具有显著缩减的电路。特别地，图6所示的频率发生器省去了混频器403和410以及布置在上游的低通滤波器402和409。
图6所示的频率发生器包括晶体振荡器600，其中晶体振荡器600提供具有频率f0＝12.5MHz的振荡器信号s0。此振荡器频率f0＝12.5MHz与图4所使用的振荡器频率的不同之处在于，对于图6所示的实施例来说，所使用的振荡器频率必须与可用带通滤波器的通带对准。第一信号路径包括分频器601，其中分频器601根据分频比M来对振荡器信号s0进行分频，其中分频比可例如选择为M＝21。在分频器601的输出处，在例如595.238KHz的基频下获得了信号s11。与图4相比，图6所示的第一信号路径不包括低通滤波器或混频器，其中混频器原本将信号s11上混到中频频带。实际上，图6所示的解决方案利用以下事实：除了595.238KHz处的基频自身之外，信号s11还包括基频的谐波处的频率分量。信号s11的这些高频谐波中的一者由陶瓷带通滤波器602滤出，而频率分量中的剩余部分被滤除。通过此方式，在带通滤波器602的输出处获得了仅包括单个频率分量的中频信号s14。陶瓷带通滤波器602可被设计成例如滤出(M-1)f1＝20·f1＝11.904762MHz处的谐波。布置在下游的比较器603将中频信号s14转换为方波信号s15，其中方波信号s15随后通过分频器604转换为用于雷达发送振荡器的第一PRF信号s1。因而，分频器604的分频比K可被选择为例如K＝6，以使得获得了1.984127MHz的频率处的第一PRF信号s1。
图6所示的频率发生器的第二信号路径包括DDS模块605，其中DDS模块605接收振荡器信号s0作为时钟信号。DDS模块605被配置成使得DDS模块605产生例如595.370kHz的频率处的输出信号s21，其中595.370kHz相对于信号s11偏移达132Hz的频率偏移。因为振荡器信号的频率是f0＝12.5MHz且因此远高于信号s21的频率，所以信号s21可由DDS模块605按高精度和低干扰产生。为了将信号s21升高到中频范围，本申请利用以下事实：除了基频f2＝595.370KHz之外，信号s21还具有f0-f2和f0+f2处的较高频率图像频率分量。通过陶瓷带通滤波器606，这两个图像频率分量中的一者被允许通过，例如，f0-f2＝11.904630MHz处的图像频率分量。信号s21的剩余频率分量被滤除。在陶瓷带通滤波器606的输出处获得的信号s24因此仅含有频率f0-f2处的单个频率分量。通过比较器607，中频信号s24转换为方波信号s25。随后，方波信号s25的频率由分频器608按例如K＝6的分频比分频，以便获得1.984105MHz的频率处的期望的第二PRF信号s2。因此，产生了PRF信号s1与s2之间的22Hz的频率偏移Δf。第一PRF信号s1控制雷达发送振荡器的脉冲式操作，而第二PRF信号s2用于控制本地振荡器。
在图6所示的实施例的状况下，12.5MHz的振荡器频率f0与陶瓷带通滤波器的中心频率仅相差约595kHz。因此，针对图6所示的实施例，一方面的振荡器频率与另一方面的陶瓷带通滤波器的通带之间存在相对刚性的关联。振荡器频率必须与陶瓷带通滤波器的通带对准。然而，如果由此实施例造成的振荡器频率似乎过低，那么可能在振荡器600与DDS模块605之间设置额外分频器，其中该分频器根据指定的比来将振荡器频率分频。在此状况下，可使用迄今为止所论述的为12.5MHz的倍数的振荡器频率。
在图7A到图7D中，描绘图6的频率发生器所产生的信号及其不同频率分量。图7A示出在分频器601的输出处获得的信号s11的频率分量，其中所述频率分量包括基频f1＝595.238KHz处的频率分量f1和-f1以及2f1、3f1、……、(M-1)f1、Mf1、(M+1)f1、……、等处的对应谐波。通过陶瓷带通滤波器602，(M-1)f1处的谐波被允许通过，而所有其它频率分量被滤除。在图7A中，带通滤波器602的滤波特性700由虚线表示。因此，在陶瓷带通滤波器602的输出处，获得了仅包括频率(M-1)f1处的单个频率分量的信号s14。在图7C中，示出了信号s14的频率分量。信号s14仅具有在谐波(M-1)f1＝11.904762MHz处的单个频率分量。
图7B示出DDS模块605所产生的信号s21的频率分量。可见f2＝595.370KHz和-f2处的信号分量以及f0-f2和f0+f2处的图像频率分量，其中f0表示12.5MHz的振荡器频率。陶瓷带通滤波器606被设计成允许两个图像频率分量中的一者通过(例如，f0-f2＝11.904630MHz处的图像频率分量)且滤除频率分量中的剩余部分。在图7B中，陶瓷带通滤波器606的滤波特性701由虚线表示。因此，在陶瓷带通滤波器606的输出处，获得了仅包括频率f0-f2处的单个频率分量的信号s24。在图7D中，示出了信号s24的频率分量。信号s24具有f0-f2＝11.904630MHz处的单个图像频率分量。
图4和图6所示的频率发生器的实施例各自包括在第一信号路径中的分频器和在第二信号路径中的DDS模块。或者，在第一信号路径与第二信号路径两者中利用DDS模块的实施例是可能的。在图4中，分频器401将因此被替换为DDS模块，其中第一信号路径中的DDS模块以及第二信号路径中的DDS模块408将各自产生相对于彼此具有略微频率偏移的信号。类似地，在图6所示的实施例的状况下，还可在两个信号路径中使用DDS模块。代替分频器601，将使用DDS模块，其中图6的第一信号路径中的DDS模块将产生将相对于DDS模块605所产生的频率具有略微频率偏移的频率。图4和图6所示的信号处理阶段保持不变。特别地，DDS模块所产生的信号还可通过如下方式来进一步处理：提升到中频频带且随后通过陶瓷带通滤波器来滤波。
原则上，DDS模块的可编程性实现雷达操作期间用于雷达发送振荡器的PRF信号s1与用于本地振荡器的PRF信号s2之间的频率差Δf的变化。经由频率差Δf，扫描接收信号的脉冲的相关速度可变化。小频率差导致低相关速度且因此导致较精确的扫描，而较大频率差实现所接收的脉冲的较快且较不精确的扫描。相关速度的更改可取决于相应应用而连续地或阶段性地，不断地、间歇性地或周期性地改变。
有益的周期性改变将是包络的记录期间的相关速度的降低，以使得相比针对较小距离的目标，将针对较大距离的目标获得较低相关速度。由简单反射器反射回的接收功率随着到目标的距离增大而减弱。根据对应于目标距离的减弱的接收功率的相关速度的非线性改变可因此用于接收功率的距离依赖性的完全或部分补偿。
在填充材料的低反射率下，可选择因此导致较高灵敏度的较小频率差或较慢相关速度。此较慢相关速度可例如限于围绕回声的小距离范围。举例来说，在涉及分离层或泡沫层的距离范围中，相关速度可尤其降低。另一有益应用将是增大相关速度且因此在涉及强阻碍物的距离范围中降低灵敏度(杂波衰减)。
因为原本未变的参数下的频率差Δf或相关速度的改变会改变从点状目标产生的中频信号的位置和持续时间，所以为了能够使用此自由度，中频滤波器110将必须被设计为较宽且因此不再是最佳的或可电子调整的。涉及可调整滤波器的解决方案可按适中的额外成本以现代电路技术可能性实现。解决方法的示例是振荡电路或谐振放大器中的变抗器、经由电源或开关频率的具有频率调整的开关电容器架构、经由软件可调整系数的数字滤波器或结合了可变筛选频率的数字滤波器。通过使用第二DDS模块代替固定分频器，所述的自由度还将被用于固定的中频滤波器，以使得脉冲重复频率和频率差同时改变，以便得到相同中频。

Claims (14)

1.一种频率发生器，用于为根据脉冲相关原理运行的雷达测量装置产生频率稍不同的两个脉冲重复频率信号，其中所述频率发生器具有：
振荡器(400)，产生振荡器信号，
第一信号路径，用于根据所述振荡器信号产生第一脉冲重复频率信号，其中所述第一信号路径包括：
-分频器(401)或第一DDS模块，被设计成基于所述振荡器信号产生第一频率信号，
-第一混频器(403)，被设计成把所述第一频率信号或从其导出的信号上混到中频频带并且产生第一中频信号，
-第一陶瓷带通滤波器(405)，被设计成滤出所述第一中频信号的选择的频率分量且产生经带通滤波的第一中频信号，
第二信号路径，用于根据所述振荡器信号产生第二脉冲重复频率信号，其中所述第二信号路径包括：
-第二DDS模块(408)，被设计成基于所述振荡器信号产生第二频率信号，所述第二频率信号与所述第一频率信号相差指定的频率偏移，
-第二混频器(410)，被设计成把所述第二频率信号或从其导出的信号上混到中频频带且产生第二中频信号，
-第二陶瓷带通滤波器(411)，被设计成滤出所述第二中频信号的选择的频率分量且产生经带通滤波的第二中频信号。
2.根据权利要求1所述的频率发生器，其特征在于下述至少之一：
-所述经带通滤波的第一中频信号或从其导出的信号适用于作为第一脉冲重复频率信号来控制所述雷达测量装置的雷达发送振荡器的脉冲式操作；
-所述经带通滤波的第二中频信号或从其导出的信号适用于作为第二脉冲重复频率信号来控制所述雷达测量装置的本地振荡器的脉冲式操作。
3.根据权利要求1或2所述的频率发生器，其特征在于下述至少之一：
-所述振荡器信号的频率低于100MHz；
-所述振荡器信号的频率在1MHz到100MHz的范围内；
-所述第一频率信号与所述振荡器信号之间的频率比小于1:10；
-由所述第二DDS模块所产生的第二频率信号与所述振荡器信号之间的频率比小于1:10；
-所述第一频率信号和所述第二频率信号各自具有在100kHz到1MHz范围内的频率；
-所述第一频率信号与所述第二频率信号之间的频率偏移可利用所述第二DDS模块可变地调整；
-根据接收条件和雷达目标，所述第一频率信号与所述第二频率信号之间的频率偏移可利用所述第二DDS模块可变地调整；
-所述第一频率信号与所述第二频率信号之间的频率偏移在5Hz到数百Hz的范围内；
-所述第一频率信号的频率低至使得所述第一频率信号不能被直接用作第一脉冲重复频率信号；
-所述第二频率信号的频率低至使得所述第二频率信号不能被直接用作第二脉冲重复频率信号；
-所述第一脉冲重复频率信号的频率在1MHz到5MHz之间的范围内；
-所述第二脉冲重复频率信号的频率在1MHz与5MHz之间的范围内的频率。
4.根据权利要求1或2所述的频率发生器，其特征在于下述至少之一：
-所述第一信号路径包括低通滤波器，所述低通滤波器布置在所述分频器或所述第一DDS模块与所述第一混频器之间，且被设计成抑制所述第一频率信号的高频干扰分量且产生第一经低通滤波的频率信号；
-所述第二信号路径包括低通滤波器，所述低通滤波器布置在所述第二DDS模块与所述第二混频器之间，且被设计成抑制所述第二频率信号的高频干扰分量且产生第二经低通滤波的频率信号。
5.根据权利要求1或2所述的频率发生器，其特征在于下述至少之一：
-所述第一中频信号和所述第二中频信号处于高质量的陶瓷带通滤波器可用的中频频带；
-所述第一中频信号和所述第二中频信号处于10MHz到15MHz范围内的中频频带；
-所述第一中频信号和所述第二中频信号较之所述第一脉冲重复频率信号和所述第二脉冲重复频率信号的频率处于更高频率的中频频带；
-所述第一中频信号的频率高至使得所述第一中频信号不能被直接用作第一脉冲重复频率信号；
-所述第二中频信号的频率高至使得所述第二中频信号不能被直接用作第二脉冲重复频率信号。
6.根据权利要求1或2所述的频率发生器，其特征在于下述至少之一：
-所述第一陶瓷带通滤波器被设计成允许所述第一中频信号的选择的频率分量通过、滤除所述第一中频信号的所有其它频率分量且产生经带通滤波的第一中频信号；
-所述第二陶瓷带通滤波器被设计成允许所述第二中频信号的选择的频率分量通过、滤除所述第二中频信号的所有其它频率分量且产生经带通滤波的第二中频信号；
-所述第一陶瓷带通滤波器的质量使得能够选择性地滤出所述第一中频信号的选择的频率分量；
-所述第二陶瓷带通滤波器的质量使得能够选择性地滤出所述第二中频信号的选择的频率分量。
7.根据权利要求1或2所述的频率发生器，其特征在于下述至少之一：
-所述第一信号路径包括第一最终分频器，所述第一最终分频器布置在所述第一陶瓷带通滤波器的下游且被设计成把所述经带通滤波的第一中频信号或从其导出的信号的频率下分频且产生所述第一脉冲重复频率信号；
-所述第二信号路径包括第二最终分频器，所述第二最终分频器布置在所述第二陶瓷带通滤波器的下游且被设计成将所述经带通滤波的第二中频信号或从其导出的信号的频率下分频且产生所述第二脉冲重复频率信号。
8.一种频率发生器，用于为根据脉冲相关原理运行的雷达测量装置产生频率稍不同的两个脉冲重复频率信号，其中所述频率发生器具有：
振荡器(600)，产生振荡器信号，
第一信号路径，用于根据所述振荡器信号产生第一脉冲重复频率信号，其中所述第一信号路径包括：
-分频器(601)或第一DDS模块，被设计成基于所述振荡器信号而产生第一频率信号，所述第一频率信号在所述分频器(601)的情况下包括数个谐波或在所述第一DDS模块的情况下包括数个图像频率分量，
-第一陶瓷带通滤波器(602)，被设计成滤出所述第一频率信号的指定的谐波或指定的图像频率分量且产生经带通滤波的第一中频信号，
第二信号路径，用于根据所述振荡器信号产生第二脉冲重复频率信号，其中所述第二信号路径包括：
-第二DDS模块(605)，被设计成基于所述振荡器信号而产生第二频率信号，所述第二频率信号与所述第一频率信号相差指定的频率偏移，其中所述第二频率信号包括数个图像频率分量，
-第二陶瓷带通滤波器(606)，被设计成滤出所述第二频率信号的指定的图像频率分量且产生经带通滤波的第二中频信号。
9.根据权利要求8所述的频率发生器，其特征在于下述至少之一：
-所述经带通滤波的第一中频信号或从其导出的信号作为第一脉冲重复频率信号可用于控制所述雷达测量装置的雷达发送振荡器的脉冲式操作，
-所述经带通滤波的第二中频信号或从其导出的信号作为第二脉冲重复频率信号可用于控制所述雷达测量装置的本地振荡器的脉冲式操作。
10.一种脉冲相关雷达的雷达测量装置，包括：
-雷达发送路径，用于发送雷达发送信号，所述雷达发送信号根据第一脉冲重复频率信号而被脉冲调制，
-雷达接收路径，用于接收和分析被目标(104)反射的雷达发送信号，其中所述雷达接收路径包括接收混频器(105)，所述接收混频器(105)将所述雷达接收信号与根据第二脉冲重复信号而被脉冲调制的本地振荡器信号混频，且产生接收混频器输出信号，
-根据权利要求1到9中任一项所述的频率发生器，被设计成产生用于雷达发送振荡器(101)的第一脉冲重复频率信号以及用于本地振荡器(107)的第二脉冲重复频率信号，以及
-分析单元(108)，被设计成基于所述接收混频器输出信号或从其导出的信号而确定目标距离。
11.根据权利要求10所述的雷达测量装置，其特征在于下述至少之一：
-所述分析单元被设计成根据环境条件和雷达目标可变地调整所述第一脉冲重复频率信号与所述第二脉冲重复频率信号之间的频率差；
-所述第一脉冲重复频率信号与所述第二脉冲重复频率信号之间的频率差限定用于所述雷达接收信号的分析的相关速度，其中低频率差导致相应的慢相关速度；
-所述分析单元被设计成根据雷达目标的距离可变地调整所述第一脉冲重复频率信号与所述第二脉冲重复频率信号之间的频率差，其中较之不远的雷达目标，对定位在更远距离处的雷达目标设置较小的频率差；
-所述分析单元被设计成根据雷达目标的反射率而可变地调整所述第一脉冲重复频率信号与所述第二脉冲重复频率信号之间的频率差；
-所述分析单元被设计成根据雷达目标的距离而周期性地调谐所述第一脉冲重复频率信号与所述第二脉冲重复频率信号之间的频率差，其中较之不远的雷达目标，对定位在更远距离处的雷达目标设置较小的频率差。
12.根据权利要求10或11所述的雷达测量装置，其特征在于下述至少之一：
-所述雷达测量装置是用于距离测量的装置；
-所述雷达测量装置是料位测量装置，所述料位测量装置被设计成确定容器中的料位；
-所述雷达测量装置是用于过程自动化技术的现场装置。
13.一种用于为根据脉冲相关原理运行的雷达测量装置产生频率稍不同的两个脉冲重复频率信号的方法，其中所述方法包括以下步骤：
-产生振荡器信号；
-利用分频器(401)或第一DDS模块基于所述振荡器信号而产生第一频率信号；
-把所述第一频率信号或从其导出的信号上混到中频频带且产生第一中频信号；
-利用第一陶瓷带通滤波器(405)滤出所述第一中频信号的选择的频率分量且产生经带通滤波的第一中频信号，其中所述经带通滤波的第一中频信号或从其导出的信号可用作第一脉冲重复频率信号；
-利用第二DDS模块基于所述振荡器信号产生第二频率信号，其中所述第二频率信号与所述第一频率信号相差指定的频率偏移；
-把所述第二频率信号或从其导出的信号上混到中频频带且产生第二中频信号；
-利用第二陶瓷带通滤波器(411)滤出所述第二中频信号的选择的频率分量且产生经带通滤波的第二中频信号，其中所述经带通滤波的第二中频信号或从其导出的信号可用作第二脉冲重复频率信号。
14.一种用于为根据脉冲相关原理运行的雷达测量装置产生频率稍不同的两个脉冲重复频率信号的方法，所述方法包括以下步骤：
-产生振荡器信号；
-利用分频器(601)或第一DDS模块基于所述振荡器信号产生第一频率信号，其中所述第一频率信号在所述分频器(601)的情况下包括数个谐波或在所述第一DDS模块的情况下包括数个图像频率分量；
-利用第一陶瓷带通滤波器(602)滤出所述第一频率信号的指定的谐波或指定的图像频率分量且产生经带通滤波的第一中频信号，其中所述经带通滤波的第一中频信号或从其导出的信号可用作第一脉冲重复频率信号；
-利用第二DDS模块(605)基于所述振荡器信号产生第二频率信号，其中所述第二频率信号与所述第一频率信号相差指定的频率偏移，其中所述第二频率信号包括数个图像频率分量；
-利用第二陶瓷带通滤波器(606)滤出所述第二频率信号的指定的图像频率分量且产生经带通滤波的第二中频信号，其中所述经带通滤波的第二中频信号或从其导出的信号可用作第二脉冲重复频率信号。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013114735A1 (de) 2013-12-20 2015-06-25 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg PRF-Frequenzgenerator für ein Füllstandsmessgerät
US10132920B2 (en) * 2015-02-16 2018-11-20 Kenneth J Hintz Dispersive object detector and clutter reduction device
CN106226741B (zh) * 2016-07-12 2018-03-02 华讯方舟科技有限公司 利用tr组件获得中频可控信号的方法和系统
US10132671B2 (en) * 2016-09-30 2018-11-20 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed radar level gauge with single oscillator
US10451723B2 (en) * 2016-12-20 2019-10-22 National Chung-Shan Institute Of Science & Technology Signal processing apparatus of a continuous-wave (CW) radar sensing system
US10830873B2 (en) * 2017-01-06 2020-11-10 Honeywell International Inc. Synthesizer for radar sensing
US10924193B2 (en) * 2017-09-29 2021-02-16 International Business Machines Corporation Transmit and receive radio frequency (RF) signals without the use of baseband generators and local oscillators for up conversion and down conversion
DE102018104729A1 (de) * 2018-03-01 2019-09-05 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtungen zum Prüfen eines oder mehrerer Empfangspfade in einem Radarempfänger
TWI660187B (zh) 2018-06-07 2019-05-21 立積電子股份有限公司 移動物體偵測電路及移動物體偵測方法
CN110907898B (zh) * 2018-09-18 2023-07-14 天津大学青岛海洋技术研究院 一种利用射频开关抑制直流偏置的多普勒雷达电路结构
CN109164446B (zh) * 2018-09-19 2023-01-06 天津大学 基于超外差与低中频结构的双频段生命体征探测雷达系统
CN109116309A (zh) * 2018-09-19 2019-01-01 天津大学 一种利用射频开关简化双边带多普勒雷达的电路结构
WO2020177841A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-10 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed radar level gauge
RU2706453C1 (ru) * 2019-04-03 2019-11-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Автоподстроечный способ измерения малого значения уровня вещества
EP3959490B1 (en) * 2019-04-26 2023-03-29 Rosemount Tank Radar AB Pulsed rlg with improved resistance to signal disturbance
DE102020203841A1 (de) 2020-03-25 2021-09-30 Infineon Technologies Ag Elektrische schaltung, pulsradargerät, verfahren zum bereitstellen eines ausgangssignals und radarverfahren
US11237246B1 (en) * 2020-07-13 2022-02-01 Dbtsystems Llc Pulsed radar with multispectral modulation to reduce interference, increase PRF, and improve doppler velocity measurement
CN115560826B (zh) * 2022-09-28 2023-10-31 深圳市宏电技术股份有限公司 一种提高雷达数据稳定性的系统及雷达水位计
CN116087892B (zh) * 2023-04-10 2023-06-16 中山大学 一种fmcw-sar干扰方法、电子设备和存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072427A (en) * 1999-04-01 2000-06-06 Mcewan; Thomas E. Precision radar timebase using harmonically related offset oscillators
CN1654930A (zh) * 2004-02-04 2005-08-17 Vega格里沙贝两合公司 利用双线雷达传感器确定料位的方法和双线雷达传感器
CN1700590A (zh) * 2004-01-07 2005-11-23 水星计算机系统公司 宽带信号产生器,测量装置,信号产生和分析方法
DE102009045141A1 (de) * 2009-09-30 2011-03-31 Robert Bosch Gmbh Radarsensor mit IQ-Empfänger
CN102395899A (zh) * 2008-11-26 2012-03-28 秦内蒂克有限公司 采用直接数字合成器的系统

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2496274A1 (fr) * 1980-12-12 1982-06-18 Trt Telecom Radio Electr Procede de mesure de distance par radar a onde entretenue modulee en frequence, appareil pour la mise en oeuvre du procede et application a la determination precise du niveau de liquide dans un reservoir
GB2098020B (en) * 1981-05-05 1984-10-10 Hollandse Signaalapparaten Bv Improvements in or relating to radar systems employing two kinds of pulses
US5075863A (en) * 1988-02-09 1991-12-24 Nkk Corporation Distance measuring method and apparatus therefor
US5767953A (en) * 1993-04-12 1998-06-16 The Regents Of The University Of California Light beam range finder
US5774091A (en) * 1993-04-12 1998-06-30 The Regents Of The University Of California Short range micro-power impulse radar with high resolution swept range gate with damped transmit and receive cavities
US6812824B1 (en) * 1996-10-17 2004-11-02 Rf Technologies, Inc. Method and apparatus combining a tracking system and a wireless communication system
US6027427A (en) 1997-10-15 2000-02-22 Hyundai Motor Co. Hydraulic control systems for an automatic transmission
DE19813604A1 (de) * 1998-03-27 1999-09-30 Daimler Benz Aerospace Ag Anordnung zur präzisen Entfernungsmessung, insbesondere zur Füllstandsmessung
US7131325B2 (en) * 2004-07-01 2006-11-07 Saab Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge system with intermittent amplification
DE102005021358A1 (de) * 2005-05-04 2006-11-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Laufzeitmessverfahren zur Ermittelung der Distanz
DE102005044724A1 (de) * 2005-09-19 2007-03-22 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Laufzeitmessverfahren zur Ermittlung der Distanz
US7412337B2 (en) * 2005-10-13 2008-08-12 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method for determining fill level on the basis of travel time of a high-frequency measuring signal
DE102005057053A1 (de) * 2005-11-30 2007-05-31 Vega Grieshaber Kg Referenzpulserzeugung
DE102006006572A1 (de) * 2006-02-13 2007-08-16 Vega Grieshaber Kg Paarweise ZF-Abtastung für Puls-Laufzeit-Füllstandsensoren
US20070192391A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-16 Mcewan Thomas E Direct digital synthesis radar timing system
US7446699B2 (en) * 2006-03-10 2008-11-04 Mcewan Thomas Edward Error corrector for radar timing systems
DE102006034554A1 (de) * 2006-07-26 2008-01-31 Vega Grieshaber Kg Unabhängige Referenzpulserzeugung
US7823446B2 (en) * 2006-11-06 2010-11-02 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed radar level gauging with relative phase detection
US8169358B1 (en) * 2007-06-25 2012-05-01 Bbn Technologies Coherent multi-band radar and communications transceiver
DE102008050117A1 (de) * 2008-10-06 2010-04-08 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Kalibration einer Radareinheit mit gerätespezifischen Korrekturkurven
EP2226615B1 (de) * 2009-03-02 2018-08-22 VEGA Grieshaber KG Messen von Füllständen mittels Auswerten einer Echokurve
DE102009032811A1 (de) 2009-07-10 2011-02-17 KROHNE Meßtechnik GmbH & Co. KG Frequenzsynthesizer für ein Füllstandsmessgerät und Füllstandsmessgerät
US8044844B2 (en) * 2009-12-14 2011-10-25 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed radar level gauge system and method for energy efficient filling level determination
US8223066B2 (en) * 2010-05-17 2012-07-17 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed radar level gauge system and method with reduced start-up time
US8686895B2 (en) * 2011-04-29 2014-04-01 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed radar level gauge system with higher order harmonic regulation
US20130057426A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-07 Fabian Wenger Pulsed level gauge system with supply voltage controlled delay
US8844352B2 (en) * 2012-06-18 2014-09-30 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed level gauge system with adaptive transceiver control
US9228877B2 (en) * 2012-09-26 2016-01-05 Rosemount Tank Radar Ab Guided wave radar level gauge system with dielectric constant compensation through multi-frequency propagation
US9121942B2 (en) * 2012-11-05 2015-09-01 Magnetrol International, Inc. Guided wave radar delay lock loop circuit
DE102013114735A1 (de) 2013-12-20 2015-06-25 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg PRF-Frequenzgenerator für ein Füllstandsmessgerät

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072427A (en) * 1999-04-01 2000-06-06 Mcewan; Thomas E. Precision radar timebase using harmonically related offset oscillators
CN1700590A (zh) * 2004-01-07 2005-11-23 水星计算机系统公司 宽带信号产生器,测量装置,信号产生和分析方法
CN1654930A (zh) * 2004-02-04 2005-08-17 Vega格里沙贝两合公司 利用双线雷达传感器确定料位的方法和双线雷达传感器
CN102395899A (zh) * 2008-11-26 2012-03-28 秦内蒂克有限公司 采用直接数字合成器的系统
DE102009045141A1 (de) * 2009-09-30 2011-03-31 Robert Bosch Gmbh Radarsensor mit IQ-Empfänger

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