CN106772345A - 一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器 - Google Patents

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    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data

Abstract

本发明公开一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器，由控制信号发生器3、单元电路1和N‑1个单元电路2构成一个有源反射天线阵；控制信号发生器3用于产生频率控制信号和相位控制信号；单元电路1用于对接收的信号进行变频、放大转发；单元电路2用于对接收信号进行移相、变频、放大转发；该有源反射天线阵对位移监测雷达辐射过来的射频载波信号进行变频、放大、移相处理后，使其沿着与入射路径相反的方向返回给位移监测雷达。本发明的位移雷达目标反射器具有即插即用的特点，无需进行手动瞄准，可节省安装调试时间，而且具有多点位移同时测量能力，可实现远距离测量。

Description

一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器
技术领域
本发明属于雷达测量技术领域，涉及一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器。
背景技术
电力杆塔、摩天大楼、桥梁、大坝、高速公路边坡等在使用中往往会发生位移变形，为保证这些基础设施的安全，需要对其进行实时监测，位移监测雷达是主要监测手段之一。位移监测雷达的基本原理是：在被测物表面上安装无源角反射器作为位移雷达目标反射器，在远端布置位移监测雷达，通过测量射频信号往返于位移监测雷达与无源角反射器之间的相位差来测量角反射器的位移量。常用的角反射器为三面角反射器，分别由三个圆心角为90度的等腰直角三角形构成。这种角反射器在实际使用中存在以下问题：(1)雷达作用距离较近：如果角反射器尺寸小，则雷达散射截面积也会比较小，这样只能近距离测量；增加角反射器的尺寸，可以增加它的雷达散射截面积，但受安装条件限制，实际使用时不可能无限制地增加尺寸；(2)安装调试时间较长：在安装调试阶段，需要调整角反射器中心轴的指向，使得角反射器中心轴与雷达视线方向重合，这需要花费很长的时间来进行瞄准；(3)不能实现自动瞄准：在实际使用过程中，当被测物体可能发生三维形变时，安装在被测物体上的角反射器的中心轴指向将会发生改变，偏离雷达视线方向，如果偏离较大，则雷达视线方向上的位移量测量误差加大，甚至不能得到正确结果；(4)没有多点测量能力：角反射器只是单纯地反射信号，无信号处理功能，位移监测雷达不能区分各个角反射器，不能实现多点测量。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器用于取代现有位移监测雷达系统中的无源角反射器，以便克服现有方案中存在的缺点。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
如图1所示，本发明公开一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器，由控制信号发生器3、单元电路1和N-1个单元电路2构成一个有源反射天线阵；该有源反射天线阵对位移监测雷达辐射过来的射频载波信号进行变频、放大、移相处理后，使其沿着与入射路径相反的方向返回给位移监测雷达。
控制信号发生器3由频率控制信号发生器和相位控制信号发生器构成。频率控制信号发生器用于产生频率为fi的频率控制信号sf(t)。相位控制信号发生器用于计算并锁存单元电路2与单元电路1收到的频率为fR的射频载波信号的相位差Δθ12，生成3个相位控制信号k23、k21、k22。
单元电路1使用频率控制信号sf(t)对其收到的射频载波信号进行变频，生成频率分别为(fR+fi)和(fR-fi)的两路射频信号，然后进行放大后再转发回去。
单元电路2使用其中1个相位控制信号k23对收到的射频载波信号进行移相处理，然后再使用频率控制信号sf(t)对移相后的信号进行变频，生成频率分别为(fR+fi)和(fR-fi)的两路射频信号，对这两路信号进行放大，然后再使用另外2个相位控制信号k21、k22分别对这两路信号进行移相处理后再转发回去。这3个移相器的相移量均为-Δθ12，这3个移相器的工作频率分别为：fR、(fR+fi)和(fR-fi)。
本发明的有益效果在于：本发明的有源反射天线阵位移雷达目标反射器与传统的角反射器位移雷达目标反射器相比，具有即插即用的特点，无需进行手动瞄准，可节省安装调试时间；而且具有多点位移同时测量能力，可实现远距离测量。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的系统电路结构框图；
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
图1为本发明的系统电路结构框图。如图所示，远距离即插即用型位移雷达目标反射器为一个有源反射天线阵，由控制信号发生器3、单元电路1和N-1个单元电路2构成。
所述的控制信号发生器3由频率控制信号发生器301和相位控制信号发生器302构成；频率控制信号发生器301用于产生频率为fi的频率控制信号sf(t)，相位控制信号发生器302用于计算单元电路1耦合过来的射频载波信号sc1(t)和单元电路2耦合过来的射频载波信号sc2(t)之间的相位差Δθ12，并锁存起来，生成3个相位控制信号k23、k21、k22，送给单元电路2。
单元电路1使用天线101接收位移监测雷达辐射过来的频率为fR的射频载波信号，设相位为θ1；经环形器102送往带通滤波器103和低噪声放大器104处理，通过耦合器105分为直通信号sd1(t)和耦合信号sc1(t)；耦合信号sc1(t)送往控制信号发生器3，变频器106使用控制信号发生器3送来的频率为fi的频率控制信号sf(t)对直通信号sd1(t)进行变频处理，生成频率为(fR+fi)的上边带射频信号和频率为(fR-fi)的下边带射频信号，经功分器107后分成两路信号，上边带射频信号送往带通滤波器1081、功率放大器1091处理，下边带射频信号送往带通滤波器1082、功率放大器1092处理，然后将处理后的两路信号送往功率合成器110，再通过环形器102送往天线101辐射回去。
单元电路2使用天线201接收位移监测雷达辐射过来的频率为fR的射频载波信号，设相位为θ2；经环形器202送往带通滤波器203和低噪声放大器204处理，通过耦合器205分为直通信号sd2(t)和耦合信号sc2(t)；耦合信号sc2(t)送往控制信号发生器3，移相器214在控制信号发生器3送过来的相位控制信号k23的控制下，将直通信号sd2(t)移相-Δθ12，变频器206使用控制信号发生器3送来的频率为fi的频率控制信号sf(t)对移相后的信号进行变频处理，生成频率为(fR+fi)的上边带射频信号和频率为(fR-fi)的下边带射频信号，经功分器207后分成两路信号，上边带射频信号送往带通滤波器2081、功率放大器2091和移相器2151进行处理，下边带射频信号送往带通滤波器2082、功率放大器2092和移相器2152进行处理；移相器2151受相位控制信号k21控制，移相器2152受相位控制信号k22控制，这两个移相器的相移量均为-Δθ12；然后将处理后的两路信号送往功率合成器210，再通过环形器202送往天线201辐射回去。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器，其特征在于：一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器为有源反射天线阵，由单元电路1和N-1个单元电路2、控制信号发生器3构成；控制信号发生器3用于产生频率为fi的频率控制信号sf(t)、用于产生3个相位控制信号k23、k21、k22；单元电路1使用频率控制信号对其收到的频率为fR的射频载波信号进行变频，生成频率分别为(fR+fi)和(fR-fi)的两路射频信号，然后进行放大后再转发回去；单元电路2使用相位控制信号k23对收到的其收到的频率为fR的射频载波信号进行移相处理，然后再使用频率控制信号对移相后的信号进行变频，生成频率分别为(fR+fi)和(fR-fi)的两路射频信号，对这两路信号进行放大，然后再使用另外2个相位控制信号k21、k22分别对这两路信号进行移相处理后再转发回去；该有源反射天线阵实现的功能为，对位移监测雷达辐射过来的射频载波信号进行变频、放大、移相处理后，使其沿着与入射路径相反的方向返回给位移监测雷达。
2.根据权利要求1所述的一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器，其特征在于：所述的控制信号发生器3由频率控制信号发生器301和相位控制信号发生器302构成；频率控制信号发生器301用于产生频率为fi的频率控制信号sf(t)，相位控制信号发生器302用于计算单元电路1耦合过来的射频载波信号sc1(t)和单元电路2耦合过来的射频载波信号sc2(t)之间的相位差Δθ12，并锁存起来，生成3个相位控制信号k23、k21、k22，送给单元电路2。
3.根据权利要求1所述的一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器，其特征在于：所述的单元电路1使用天线101接收位移监测雷达辐射过来的频率为fR的射频载波信号，设相位为θ1；经环形器102送往带通滤波器103和低噪声放大器104处理，通过耦合器105分为直通信号sd1(t)和耦合信号sc1(t)；耦合信号sc1(t)送往控制信号发生器3，变频器106使用控制信号发生器3送来的频率为fi的频率控制信号sf(t)对直通信号sd1(t)进行变频处理，生成频率为(fR+fi)的上边带射频信号和频率为(fR-fi)的下边带射频信号，经功分器107后分成两路信号，上边带射频信号送往带通滤波器1081、功率放大器1091处理，下边带射频信号送往带通滤波器1082、功率放大器1092处理，然后将处理后的两路信号送往功率合成器110，再通过环形器102送往天线101辐射回去。
4.根据权利要求1所述的一种远距离即插即用型位移雷达目标反射器，其特征在于：所述的单元电路2使用天线201接收位移监测雷达辐射过来的频率为fR的射频载波信号，设相位为θ2；经环形器202送往带通滤波器203和低噪声放大器204处理，通过耦合器205分为直通信号sd2(t)和耦合信号sc2(t)；耦合信号sc2(t)送往控制信号发生器3，移相器214在控制信号发生器3送过来的相位控制信号k23的控制下，将直通信号sd2(t)移相-Δθ12，变频器206使用控制信号发生器3送来的频率为fi的频率控制信号sf(t)对移相后的信号进行变频处理，生成频率为(fR+fi)的上边带射频信号和频率为(fR-fi)的下边带射频信号，经功分器207后分成两路信号，上边带射频信号送往带通滤波器2081、功率放大器2091和移相器2151进行处理，下边带射频信号送往带通滤波器2082、功率放大器2092和移相器2152进行处理；移相器2151受相位控制信号k21控制，移相器2152受相位控制信号k22控制，这两个移相器的相移量均为-Δθ12；然后将处理后的两路信号送往功率合成器210，再通过环形器202送往天线201辐射回去。
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