CN105954728A - 一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源 - Google Patents

一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源 Download PDF

Info

Publication number
CN105954728A
CN105954728A CN201610382427.1A CN201610382427A CN105954728A CN 105954728 A CN105954728 A CN 105954728A CN 201610382427 A CN201610382427 A CN 201610382427A CN 105954728 A CN105954728 A CN 105954728A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse signal
signal source
radar
pulse
transient pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610382427.1A
Other languages
English (en)
Inventor
赵青
马春光
厉华洋
梁悦
黄小平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201610382427.1A priority Critical patent/CN105954728A/zh
Publication of CN105954728A publication Critical patent/CN105954728A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/282—Transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

该发明公开了一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源，属于井中雷达测井领域。包括电源转换模块、窄脉冲形成电路模块、两个瞬态脉冲形成网络模块以及控制系统。该信号源通过开关电路切换可以输出峰‑峰值脉冲宽度分别为1.5ns和3ns的两种脉冲信号。在侧重高分辨率要求时，将电路切换输出峰‑峰值脉冲宽度为1.5ns的脉冲信号；而在需要相对较远的探测距离时，采用峰‑峰值脉冲宽度为3ns的脉冲信号作为雷达测井系统的辐射信号，满足对径向探测距离和目标分辨率有不同侧重时的需求。并且该信号电路结构简单，容易实现；体积小，易于安装；能够在90℃～100℃的温度条件下连续稳定的工作；波形上下‑左右对称、平滑度良好，拖尾小于峰峰值幅度的10％。

Description

一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源
技术领域
本发明属于井中雷达测井领域，主要为井中雷达测井系统提供发射信号源，该发射信号源与发射天线相接后，通过发射天线向井周地层辐射瞬态脉冲信号。
背景技术
随着经济的发展，世界各国内对油气资源的需求不断加大，对油气资源的勘探区域逐渐扩大、勘探深度逐渐加深，勘探难度逐渐增大，试错成本愈来愈高，因此，油气资源勘探领域迫切需要一种准确、高效的测井方法。井中雷达测井系统是将雷达技术应用于深井中的产物，其工作机理是借助瞬态脉冲在岩层中的传输特性来获取井周的地层信息，进而对地层结构进行成像，它的分辨率相对较高，而且径向探测距离可达数十米，远高于传统测井方法的探测距离(小于3m)。因此，井中雷达系统凭借其探测距离远、分辨率高、能够对地层结构成像、经济高效等优点，成为世界各国争相研究的热点。
井中雷达测井系统是基于钻孔雷达技术发展而来的，它主要侧重于对油气资源的勘探。目前，绝大多数钻孔雷达属于时域体制的雷达，这种雷达向地层中辐射纳秒级甚至皮秒级的时域窄脉冲信号，当其遇到地层中电磁特性不连续的介质时，将会产生回波信号，根据雷达系统接收到的回波信号可以提取井周的地层信息。井中雷达测井系统辐射的为一阶高斯脉冲信号，其脉冲宽度较窄，但涵盖的频谱信息相当丰富，属于超宽带脉冲信号。信号中的低频部分在岩层中的衰减较小，可以实现较远的探测距离；而高频部分在同一地层中的波长相当较短，因而可实现相对较高的分辨率。然而，时域体制的井中雷达测井系统的径向探测距离和目标分辨率是一对矛盾关系，目前常规的钻孔雷达系统中的脉冲信号源只能辐射单一宽度的脉冲信号，难以克服径向探测距离与分辨率之间的矛盾。
发明内容
为了满足对径向探测距离和目标分辨率有不同侧重时的要求，本发明研制了一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源。该信号源通过开关电路切换可以输出峰-峰值脉冲宽度分别为1.5ns和3ns的两种脉冲信号。在侧重高分辨率要求时，将电路切换输出峰-峰值脉冲宽度为1.5ns的脉冲信号；而在需要相对较远的探测距离时，采用峰-峰值脉冲宽度为3ns的脉冲信号作为雷达测井系统的辐射信号。
本发明采用的技术方案为：
一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源，包括：电源转换模块、窄脉冲形成电路模块、两个瞬态脉冲形成网络模块以及控制系统。
所述电源转换模块将初始电压分别转换为窄脉冲形成电路模块需要的偏置电压、以及控制开关所需电压；窄脉冲形成电路模块产生的窄脉冲信号进入第一控制开关，在控制系统的指令下，选择进入两个瞬态脉冲形成网络模块，最后通过第二控制开关输出需要的瞬态脉冲信号。
所述第一控制开关、第二控制开关由控制系统发布相同指令。
所述两个瞬态脉冲形成网络模块将窄脉冲信号转换为两个不同脉宽的一阶高斯脉冲。
进一步地，所述两控制开关为单刀双掷继电器开关。
进一步地，所述窄脉冲形成电路模块由雪崩晶体管Marx电路组成。
进一步地，所述电源转换模块包括两个DC-DC直流转换模块。
本发明为井中雷达测井系统的井下探测器提供了一种双路可调瞬态脉冲信号源，该脉冲信号源经50Ω射频同轴线与发射天线连接，最终通过发射天线向外辐射脉冲信号。
有益效果：
1.双路可调脉冲信号源体积小(长35.7cm×宽4.2cm×高1.2cm)，易于安装。
2.双路可调瞬态脉冲信号源使得雷达测井系统具有两种不同参数的辐射信号，满足实际应用中的不同需求。
3.双路可调瞬态脉冲信号源能够在90℃～100℃的温度条件下连续稳定工作。
4.窄脉冲形成电路为雪崩晶体管MARX电路，电路结构简单，易于实现。
5.一阶高斯脉冲形成网络能够形成上下-左右对称、平滑度良好的输出波形，波形拖尾小于峰峰值幅度的10％。
6.可调控部分响应时间短，控制语句简单。
附图说明
图1井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源结构图。
图2脉冲耦合原理图
图3井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源输出波形图。
图4井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源输出波形功率谱图。
具体实施方式
如图1所示为井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源的结构图。所述的双路可调瞬态脉冲信号源包括：电源转换模块、窄脉冲产生模块、两个瞬态脉冲形成网络模块以及控制系统。
所述电源转换模块由48V-300V和48V-12V的两个DC-DC模块组成，分别给电路中的窄脉冲产生模块和继电器控制开关提供直流电压；所述的窄脉冲产生模块由雪崩晶体管的Marx级联电路组成，能够产生1800V左右的高斯窄脉冲，即具有纳秒级甚至皮秒级上升沿的高斯脉冲信号。在控制系统的指令下，高斯脉冲信号选择进入其中一个瞬态脉冲形成网络模块，最后通过第二控制开关输出需要的瞬态脉冲信号。两个瞬态脉冲形成网络模块包括：脉冲耦合线和脉冲整形电路，对前一级生成的窄脉冲信号进行微分和整形，最后输出满足径向探测距离和目标分辨率要求的一阶高斯脉冲信号，即瞬态脉冲信号，本实施例中瞬态脉冲信号脉宽分别为1.5ns和3ns。
脉冲整形电路是由R、L、C组成，脉冲耦合线的原理图如图2所示，当高斯窄脉冲沿传输线传输时，到达短路支点处后，脉冲信号将分为两路向外输出。一路信号将继续沿原始路径直接向输出端前进；另一路信号将改变路径从短路支节传输，该路信号在支节终端发生反射，反射信号的极性将发生反转，并在时间延迟Δt之后到达输出端口，最终与前一路信号汇合。若要得到与一阶高斯脉冲拟合度高的瞬态脉冲信号，就需要保证延迟时间Δt与MARX级联电路产生的窄脉冲宽度τ相等，这样输出端两路信号的耦合度较高，从而得到平滑过渡的双极性脉冲信号。
图3所示为井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源的输出波形。实线表示峰-峰值脉宽1.5ns、峰-峰值幅度为800V的瞬态脉冲信号；虚线表示峰-峰值脉宽3ns、峰-峰值幅度为1600V的瞬态脉冲信号。这两种规格的一阶高斯脉冲信号，波形平滑、稳定、对称性好。
图4所示为井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源输出波形的功率谱图，已作归一化处理。从图中可以看出，实线为峰-峰值脉宽1.5ns的脉冲信号功率谱，其覆盖的频带宽度约为500MHz，中心频率为250MHz，半功率频带宽度为152MHz～311MHz，其高频分量较为丰富，有利于实现较高的目标分辨率；虚线为峰-峰值脉宽3ns的瞬态脉冲信号功率谱，覆盖的频带宽度约为300MHz，中心频率为120MHz，半功率频带宽度为60MHz～174MHz，低频分量较为丰富，传播距离相对较远，有利于实现较远距离的探测。所以，二者的功能能够互补。
本发明的井中雷达双路可调瞬态脉冲源电路结构简单，容易实现；体积小(长35.7cm×宽4.2cm×高1.2cm)，易于安装；能够在90℃～100℃的温度条件下连续稳定的工作；波形上下-左右对称、平滑度良好，拖尾小于峰峰值幅度的10％。

Claims (6)

1.一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源，包括：电源转换模块、窄脉冲形成电路模块、两个瞬态脉冲形成网络模块以及控制系统；所述电源转换模块将初始电压分别转换为窄脉冲形成电路模块需要的偏置电压、以及控制开关所需电压；窄脉冲形成电路模块产生的窄脉冲信号进入第一控制开关，在控制系统的指令下，选择进入两个瞬态脉冲形成网络模块，最后通过第二控制开关输出需要的瞬态脉冲信号。
2.一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源，其特征在于：所述第一控制开关、第二控制开关由控制系统发布相同指令。
3.一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源，其特征在于：所述两个瞬态脉冲形成网络模块将窄脉冲信号分别转换为两个不同脉宽的一阶高斯脉冲。
4.一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源，其特征在于：所述两控制开关为单刀双掷继电器开关。
5.一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源，其特征在于：所述窄脉冲形成电路模块由雪崩晶体管Marx电路组成。
6.一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源，其特征在于：所述电源转换模块包括两个DC-DC直流转换模块。
CN201610382427.1A 2016-05-31 2016-05-31 一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源 Pending CN105954728A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610382427.1A CN105954728A (zh) 2016-05-31 2016-05-31 一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610382427.1A CN105954728A (zh) 2016-05-31 2016-05-31 一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105954728A true CN105954728A (zh) 2016-09-21

Family

ID=56908498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610382427.1A Pending CN105954728A (zh) 2016-05-31 2016-05-31 一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105954728A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111827986A (zh) * 2020-09-03 2020-10-27 北京贝威通石油科技有限公司 一种近钻头无线短传系统和方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01100486A (ja) * 1987-10-13 1989-04-18 Mitsubishi Electric Corp パルス増巾装置
WO2002054106A1 (de) * 2000-12-28 2002-07-11 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und verfahren zur detektion von bewegten oder stehenden objekten mittels radarstrahlung
CN1806387A (zh) * 2004-02-24 2006-07-19 Tdk株式会社 脉冲波雷达装置
CN101634703A (zh) * 2009-08-28 2010-01-27 杨大宁 雷达脉冲调制器
CN101765788A (zh) * 2007-07-27 2010-06-30 丰田自动车株式会社 脉冲雷达装置
JP2011247776A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
CN202837543U (zh) * 2012-09-06 2013-03-27 中国石油化工股份有限公司 一种油田雷达测井脉冲源
CN103080769A (zh) * 2010-09-14 2013-05-01 松下电器产业株式会社 雷达装置
CN104777477A (zh) * 2015-04-28 2015-07-15 中国电子科技集团公司第二十研究所 多波形雷达距离补盲方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01100486A (ja) * 1987-10-13 1989-04-18 Mitsubishi Electric Corp パルス増巾装置
WO2002054106A1 (de) * 2000-12-28 2002-07-11 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und verfahren zur detektion von bewegten oder stehenden objekten mittels radarstrahlung
CN1806387A (zh) * 2004-02-24 2006-07-19 Tdk株式会社 脉冲波雷达装置
CN101765788A (zh) * 2007-07-27 2010-06-30 丰田自动车株式会社 脉冲雷达装置
CN101634703A (zh) * 2009-08-28 2010-01-27 杨大宁 雷达脉冲调制器
JP2011247776A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
CN103080769A (zh) * 2010-09-14 2013-05-01 松下电器产业株式会社 雷达装置
CN202837543U (zh) * 2012-09-06 2013-03-27 中国石油化工股份有限公司 一种油田雷达测井脉冲源
CN104777477A (zh) * 2015-04-28 2015-07-15 中国电子科技集团公司第二十研究所 多波形雷达距离补盲方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张春艳等: "探地雷达超宽带高斯脉冲信号源的设计", 《强激光与粒子束》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111827986A (zh) * 2020-09-03 2020-10-27 北京贝威通石油科技有限公司 一种近钻头无线短传系统和方法
CN111827986B (zh) * 2020-09-03 2023-10-10 北京贝威通能源科技集团有限公司 一种近钻头无线短传系统和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6587072B1 (en) Pulse radar detection system
CN104144008A (zh) 一种基于四维天线阵的正交多载频信号发射装置
CN106027002A (zh) 一种纳秒级微波窄脉冲调制器
CN105245268A (zh) 基于双通道频率分集技术的信号处理器及其信号处理方法
CN105954728A (zh) 一种井中雷达双路可调瞬态脉冲信号源
CN109633758A (zh) 一种多频复合探地雷达系统
CN106199535B (zh) 一种基于光诱导开关产生高压脉冲雷达信号的方法及装置
CN205961074U (zh) 一种可调谐触发式超宽带窄脉冲产生装置
CN1854756B (zh) 超宽带电磁脉冲辐射倍增的方法及实现该方法的系统
CN103733085B (zh) 用于运行uwb装置的方法
US10578708B2 (en) Switchable transmit/receive (T/R) module
Venkatasubramanian et al. A robust chaos radar for collision detection and vehicular ranging in intelligent transportation systems
CA2266214C (en) Ultrawide bandwidth antenna for ground penetrating radar and uwb radar systems
CN111413677B (zh) 差频-延时式收发时钟同步方法、电路及超宽带脉冲雷达接收装置
CN202013418U (zh) 地质雷达发射机
CN207318704U (zh) 一种高幅度皮秒级微功率超宽带雷达脉冲源生成系统
JP2020003506A (ja) チャープ式マルチ地中レーダシステム
CN108923771A (zh) 一种一阶高斯脉冲功率合成电路
Akhtar Cancellation of range ambiguities with block coding techniques
Xia et al. A novel subnanosecond monocycle pulse generator for UWB radar applications
Shirude et al. Design and simulation of RADAR transmitter and receiver using direct sequence spread spectrum
Hu et al. Radiation simulation on satellite navigation antenna by strong electromagnetic pulse
US11914068B2 (en) Radar ranging system based on true random generator and ranging method thereof
RU178443U1 (ru) Сверхширокополосный автономный антенный переключатель для коротких видеоимпульсов
CN106026985A (zh) 脉冲信号发生器以及包含其的雷达

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160921

RJ01 Rejection of invention patent application after publication