CN113917396A - 基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统 - Google Patents
基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113917396A CN113917396A CN202010651222.5A CN202010651222A CN113917396A CN 113917396 A CN113917396 A CN 113917396A CN 202010651222 A CN202010651222 A CN 202010651222A CN 113917396 A CN113917396 A CN 113917396A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- receiving
- microwave
- filter
- distributor
- amplifier
- 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
Links
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 31
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 13
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 241000948897 Ploceus cucullatus Species 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
Images
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
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
- H03L7/093—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using special filtering or amplification characteristics in the loop
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明属于反射系统，具体涉及基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统。它包括多个反射计，每个反射计的微波放大器集中与功率分配器连接，每个反射计的参考分配器集中与功率合成器连接，每个反射计的第一IQ混频器集中与第一接收分配器连接，每个反射计第二IQ混频器集中与第二接收分配器连接，功率分配器依次与移相器、微波耦合器、微波隔离器和发射天线连接，微波耦合器的另一个输入端与功率合成器连接，第一接收分配器依次与第一接收放大器、第一微波滤波器和第一接收天线连接，第二接收分配器依次与第二接收放大器、第二微波滤波器和第二接收天线连接。本发明的显著效果是：成本低、输出稳定性高，频率可调、易于通道扩容。
Description
技术领域
本发明属于反射系统，具体涉及基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统。
背景技术
核聚变等离子体中存在各种尺度的不稳定性，其空间结构的测量是这些不稳定性和微观湍流结构的理解和控制的基础。要实现空间结构测量，需要发展湍流相关测量系统。目前主要的探测手段主要有探针和电磁波测量等手段。静电探针需要将探针阵列伸入到等离子体中，其是低温及边界等离子体湍流研究的主要手段，但是对于高温等离子体，探针将会被高温等离子体烧毁，即使能伸入到等离子体边界内，也会对等离子体造成污染，从而影响等离子体的约束。电磁波诊断主要用微波和激光诊断技术，其中激光诊断主要为激光干涉和散射，其结构复杂，对测量环境要求较高，同时激光诊断系统的维护和成本都比较高。
微波诊断因其波长与等离子体湍流结构的尺寸接近，对等离子体微观湍流比较灵敏，因此是许多聚变实验装置上主要关注的技术。微波要实现多道相关测量需要发展多道相关测量系统，也是近二十年才开始发展并应用于核聚变实验的技术。由于微波发射频率和空间测量位置一一对应，即一个频率点只能实现一个空间点的测量，要实现空间相关测量需要发展多频率和多发射和多接收阵列的测量技术。早期发展的反射计系统都只能发射一个频率，实现一个径向位置测量，2000年后才发展相关反射测量系统，主要采用独立的微波源发展2个频率通道，后来逐步向多个频率和多个接收通道发展。2005年左右发展的系统常采集两个独立的微波源，或者两套独立的系统，分别进行频率和空间上的相关性测量，如德国的核聚变实验装置AUG，这些系统只能实现一个空间点的相关测量。2010年左右，美国核聚变实验装置DIII-D装置上利用调谐方法产生8个信号，能在频率上进行多个点的相关测量，即不同径向位置上的相关测量，但是其不能测量垂直面不同位置上的相关性。在德国核聚变实验装置TEXTOR上其利用4个独立的微波源发展了4频率相关测量系统，能同时实现频率有垂直面空间上的相关测量，但是这些系统其采用了独立的微波源，系统成本高，且系统结构复杂。
发明内容
本发明的内容是针对现有技术的缺陷，提供一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，该系统能同时实现多个频率点和多个空间点的测量，相较于现有的独立微波源技术和调谐技术，该系统采用滤波锁相环产生并分配出多路微波信号，实现多个频率和多个接收通道测量。
本发明是这样实现的：一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，包括多个基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计，每个基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计的微波放大器集中与功率分配器连接，每个基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计的参考分配器集中与功率合成器连接，每个基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计的第一IQ混频器集中与第一接收分配器连接，每个基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计第二IQ混频器集中与第二接收分配器连接，功率分配器依次与移相器、微波耦合器、微波隔离器和发射天线连接，微波耦合器的另一个输入端与功率合成器连接，第一接收分配器依次与第一接收放大器、第一微波滤波器和第一接收天线连接，第二接收分配器依次与第二接收放大器、第二微波滤波器和第二接收天线连接。
如上所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其中，所述的基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计，包括微波放大器，微波放大器前方设置窄带滤波器，窄带滤波器前方设置参考分配器，参考分配器的一个端口连接第一IQ混频器，另一个端口连接第二IQ混频器，第一IQ混频器的两个端口分别连接第一链路；第二IQ混频器的两个端口分别连接第二链路。
如上所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其中，所述的与第一IQ混频器连接的第一链路包括，第一视频滤波器、第一视频放大器和第一数据采集处理系统。
如上所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其中，所述的与第二IQ混频器连接的第二链路包括，第二视频滤波器、第二视频放大器和第二数据采集处理系统。
如上所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其中，所述的移相器，功率分配器，微波放大器，窄带滤波器，参考分配器，功率合成器和耦合器等组成滤波锁相环结构，用于产生高稳定性的微波信号，移相器用于调节整个环路的匹配，改变输出的功率和频率。
如上所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其中，所述接收天线，微波滤波器，接收放大器，接收分配器，IQ混频器，视频滤波和放大器等组成接收机系统。
如上所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其中，所述的参考分配器用于从上述环回路中引出微波，作为测量信号的射频参考信号，接收机系统的数量由参考分配器的输出个数决定；当需要增加接收通道数量时，参考分配器和接收分配器等器件的通道数量需要作相应的增加，实现更多维空间相关测量。当需要减少接收通道时，参考分配器和接收分配器等器件的通道数量需要作相应的减少，当通道数量减少到1-2道时，部分功率分配器和合成器件可以去除。
本发明的显著效果是：本发明技术具有成本低、输出稳定性高，频率可调、易于通道扩容、可集成设计和维护简单等优点。具体的说，利用功率分配器、滤波器和放大器和耦合器组成的滤波锁相环产生高稳定性的微波信号，并利用参考分配器分配出参考信号，接收后直接放大后再进行IQ混频，可以提高信号信噪比，整个微波电路可以集成在一个很小的回路中，结构简化，成本低。系统的频率和功率可以通过移相器进行适当调整，增加测量的灵活性。通过增加功率分配器和参考分配器的通道数，可以增加系统的接收天线和频率的通道数量，实现更多空间点面阵的直接测量，即微观湍流结构的相机成像点阵测量。本统除了能够用于等离子体的湍流结构的相关测量外，还能用于其他领域的测量和分析，如天体等离子体、多运动目标测量等。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于滤波锁相环分配技术的多维相关反射系统
图2为本发明提供的一种基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计
图中：1-微波放大器，2-窄带滤波器，3-参考分配器，4-功率合成器，5-微波耦合器，6-移相器，7-功率分配器，8-微波隔离器，9-发射天线，10a-第一接收天线，11a-第一微波滤波器，12a-第一接收放大器，13a-第一接收分配器，14a-第一IQ混频器，15a-第一视频滤波器，16a-第一视频放大器，17a-第一数据采集处理系统，10b-第二接收天线，11b-第二微波滤波器，12b-第二接收放大器，13b-第二接收分配器，14b-第二IQ混频器，15b-第二视频滤波器，16b-第二视频放大器，17b-第二数据处理系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明，使所属技术领域的技术人员能更好地实施本发明的技术方案。
本发明中，所谓的“第一”、“第二”并不代表任何逻辑上的先后关系，仅仅是为了区分系统中包括的两个相同的部件和技术。在接收部分，所谓的‘a’、‘b’仅表示相同功能的接收机子系统，需要增加接收阵列通道时，可以通过增加参考分配器的通道数量来增加接收机的数量。
如图1所示，本发明提供的一种基于滤波锁相环分配技术的相关反射计，以四频率和双接收机为例，包括：微波放大器1，窄带滤波器2，参考分配器3，功率合成器4，微波耦合器5，移相器6，功率分配器7，微波隔离器8，发射天线9，接收天线10，微波滤波器11，接收放大器12，接收分配器13，IQ混频器14，视频滤波器15，视频放大器16，数据处理系统17等组成。其连接方式为：微波放大器1的输出端与窄带滤波器2的输入端连接，窄带滤波器2的输出端与参考分配器3的输入端连接，参考分配器3的一个输出端与功率合成器4的输入端连接，功率合成器4的输出端与微波耦合器5的输入端连接，微波耦合器5的耦合端与移相器6的输入端连接，移相器6的输出端与功率分配器7的输入端相连，功率分配器7的输出端与微波放大器1的输入端连接。微波耦合器5的输出端与微波隔离器8的输入端连接，微波隔离器8的输出端与发射天线9的输入端连接，发射天线9向待测量目标发射微波束。从待测量目标反射回来的微波信号被接收天线10接收，接收天线10的输出端与微波滤波器11的输入端连接，微波滤波器11的输出端与接收放大器12的输入端连接，接收放大器12的输出端与接收分配器13的输入端相连，接收分配器13的输入端与IQ混频器14的射频端连接，从参考分配器3分配出来的另一路信号与IQ混频器14的本振端连接，IQ混频器14的中频输出端与视频滤波器15的输入端连接，视频滤波器15的输出端与视频放大器16的输入端连接，视频放大器16的输出端与数据处理系统17的输入端连接。
所述的移相器6，功率分配器7，微波放大器1，窄带滤波器2，参考分配器3，功率合成器4和耦合器5等组成滤波锁相环结构，用于产生高稳定性的微波信号，移相器6用于调节整个环路的匹配，改变输出的功率和频率。
所述接收天线10，微波滤波器11，接收放大器12，接收分配器13，IQ混频器14，视频滤波和放大器等组成接收机系统。
所述的参考分配器3用于从上述环回路中引出微波，作为测量信号的射频参考信号，接收机系统的数量由参考分配器3的输出个数决定。当需要增加接收通道数量时，参考分配器3和接收分配器13等器件的通道数量需要作相应的增加，实现更多维空间相关测量。当需要减少接收通道时，参考分配器3和接收分配器13等器件的通道数量需要作相应的减少，当通道数量减少到1-2道时，部分功率分配器和合成器件可以去除，如图2所示，为本发明提供的双接收相关反射计。
所述窄带滤波器2的通带带宽需要控制在1％左右，以便获得更准确的输出频率。接收滤波器11的带宽为整个系统的工作带宽，要求其插入损耗尽可能小，通常应小于2dB。
具体连接方式如下：所述微波放大器1的输出端与窄带滤波器2的输入端连接，窄带滤波器2的输出端与参考分配器3的输入端连接，参考分配器3的一个输出端与功率合成器4的输入端连接，功率合成器4的输出端与微波耦合器5的输入端连接，微波耦合器5的耦合端与移相器6的输入端连接，移相器6的输出端与功率分配器7的输入端相连，功率分配器7的输出端与微波放大器1的输入端连接。微波耦合器5的输出端与微波隔离器8的输入端连接，微波隔离器8的输出端与发射天线9的输入端连接，发射天线9向待测量目标发射微波束。从待测量目标反射回来的微波信号被接收天线10接收，接收天线10的输出端与微波滤波器11的输入端连接，微波滤波器11的输出端与接收放大器12的输入端连接，接收放大器12的输出端与接收分配器13的输入端相连，接收分配器13的输入端与IQ混频器14的射频端连接，从参考分配器3分配出来的另一路信号与IQ混频器14的本振端连接，IQ混频器14的中频输出端与视频滤波器15的输入端连接，视频滤波器15的输出端与视频放大器16的输入端连接，视频放大器16的输出端与数据处理系统17的输入端连接。
上面结合附图和实施对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例子，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。本项技术除了用于微波频段测量外，还可以用于其它射频段测量。本项技术除了用于等离子体多频率和空间点测量外，还可以应用于其它需要多频率微波测量的领域，例如是多频微波反射、雷达测量、通信等军事及民用领域。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (7)
1.一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其特征在于：包括多个基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计，每个基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计的微波放大器(1)集中与功率分配器(7)连接，每个基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计的参考分配器(3)集中与功率合成器(4)连接，每个基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计的第一IQ混频器(14a)集中与第一接收分配器(13a)连接，每个基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计第二IQ混频器(14b)集中与第二接收分配器(13b)连接，功率分配器(7)依次与移相器(6)、微波耦合器(5)、微波隔离器(8)和发射天线(9)连接，微波耦合器(5)的另一个输入端与功率合成器(4)连接，第一接收分配器(13a)依次与第一接收放大器(12a)、第一微波滤波器(11a)和第一接收天线(10a)连接，第二接收分配器(13b)依次与第二接收放大器(12b)、第二微波滤波器(11b)和第二接收天线(10b)连接。
2.如权利要求1所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其特征在于：所述的基于滤波锁相环分配技术的单频率双接收相关反射计，包括微波放大器(1)，微波放大器(1)前方设置窄带滤波器(2)，窄带滤波器(2)前方设置参考分配器(3)，参考分配器(3)的一个端口连接第一IQ混频器(14a)，另一个端口连接第二IQ混频器(14b)，第一IQ混频器(14a)的两个端口分别连接第一链路；第二IQ混频器(14b)的两个端口分别连接第二链路。
3.如权利要求2所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其特征在于：所述的与第一IQ混频器(14a)连接的第一链路包括，第一视频滤波器(15a)、第一视频放大器(16a)和第一数据采集处理系统(17a)。
4.如权利要求2所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其特征在于：所述的与第二IQ混频器(14b)连接的第二链路包括，第二视频滤波器(15b)、第二视频放大器(16b)和第二数据采集处理系统(17b)。
5.如权利要求2所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其特征在于：所述的移相器(6)，功率分配器(7)，微波放大器(1)，窄带滤波器(2)，参考分配器(3)，功率合成器(4)和耦合器(5)等组成滤波锁相环结构，用于产生高稳定性的微波信号，移相器(6)用于调节整个环路的匹配，改变输出的功率和频率。
6.如权利要求2所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其特征在于：所述接收天线(10)，微波滤波器(11)，接收放大器(12)，接收分配器(13)，IQ混频器(14)，视频滤波和放大器等组成接收机系统。
7.如权利要求6所述的一种基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统，其特征在于：所述的参考分配器(3)用于从上述环回路中引出微波，作为测量信号的射频参考信号，接收机系统的数量由参考分配器(3)的输出个数决定；当需要增加接收通道数量时，参考分配器(3)和接收分配器(13)等器件的通道数量需要作相应的增加，实现更多维空间相关测量。当需要减少接收通道时，参考分配器(3)和接收分配器(13)等器件的通道数量需要作相应的减少，当通道数量减少到1-2道时，部分功率分配器和合成器件可以去除。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010651222.5A CN113917396A (zh) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | 基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010651222.5A CN113917396A (zh) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | 基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113917396A true CN113917396A (zh) | 2022-01-11 |
Family
ID=79231725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010651222.5A Pending CN113917396A (zh) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | 基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113917396A (zh) |
-
2020
- 2020-07-08 CN CN202010651222.5A patent/CN113917396A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111426940B (zh) | 雷达芯片的测试系统 | |
| CN104062620B (zh) | 一种功率校准测试系统及校准测量方法 | |
| FI98259C (fi) | Menetelmä ja laitteisto testisilmukan muodostamiseksi radioaseman toiminnan valvontaan | |
| EP1002240B1 (en) | Radar test system for collision avoidance automotive radar | |
| CN109521490B (zh) | 一种可实现模拟波束赋形的毫米波阵列辐射计前端 | |
| US11125855B2 (en) | Method and system using TR assembly to obtain intermediate-frequency controllable signal | |
| CN111273276A (zh) | 基于自激振荡微波源的多道微波多普勒反射计 | |
| CN108983174B (zh) | 气象雷达综合测试设备 | |
| CN109975772B (zh) | 一种多体制雷达干扰性能检测系统 | |
| CN105190324A (zh) | 向量网络功率计 | |
| CN213240486U (zh) | 基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统 | |
| KR100269182B1 (ko) | 레이다 시스템의 표적모의 시험장치 | |
| CN210155324U (zh) | 基于自激振荡微波源的多道微波多普勒反射计 | |
| US11303366B2 (en) | Passive harmonic test system and method | |
| CN108896831B (zh) | 一种结合室内近场和远场对有源天线进行ota测量的方法 | |
| CN108199790B (zh) | 一种金属网无源互调性能的波导测试系统及测试方法 | |
| CN115801144B (zh) | 一种被动侦察系统 | |
| CN113917396A (zh) | 基于滤波锁相环分配技术的多维空间相关反射系统 | |
| CN109617633B (zh) | 一种毫米波衰减测量系统及方法 | |
| CN104901753B (zh) | 两路同源射频信号的幅度相位比值测试方法和装置 | |
| CN104950312A (zh) | 零中频多道微波多普勒测量系统 | |
| Glimm et al. | A single-antenna method for traceable antenna gain measurement | |
| CN114698218A (zh) | 瞬态等离子体电子密度分布的七通道微波干涉仪测量方法 | |
| CN111064492B (zh) | 一种便携式通信与导航测试仪的射频前端单元 | |
| CN111049535B (zh) | 一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |