[實用新型]一種物位多點測量的收發天線系統

有效

• 申請號: 201220673158.1
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN202997058U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 李斌;王毅;李慧敏;王仁濤;馬可
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H01Q21/28
• 分類號: H01Q21/28;H01Q1/52;G01F23/284
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于雷達天線技術領域，具體涉及一種用于物位多點測量雷達的收發天線系統，是一種低成本收發天線組合，可應用于多點物位測量雷達，實現非接觸式測量。

背景技術

某些特殊行業在生產中需要提供準確、可靠、快捷的物位信息，測量對象包括固體、液體，環境包括高溫、高壓、高真空、高粘度、易結晶、強腐蝕、劇毒、熔融、粉塵懸浮等復雜情況，測量較為困難。

惡劣環境下的物位測量，最有效的途徑是采用非接觸式測量方法，已經在工程實際中得到應用的主要有超聲波物位儀、同位素物位儀、雷達物位儀。

以上各種物位測量方法都使用單點測量技術，在進行固體物料的測量時，使用效果很不理想，因為被測物料的表面一般都不平整，呈不規則的起伏，物料的最高點和最低點之間的落差較大，而單點測量設備只能測量物料的單點信息，該點究竟是其物料的最高點、最低點，還是其中間值，都無法確定，所以測量精度較差，無法滿足實際應用的需求。

要提供物位測量的精度，必須開發多點物位測量設備。傳統陣列接收天線的每個陣元均獨自擁有接收通道，所有陣元同時接收信號，但是設備量大，成本高。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種物位多點測量的收發天線系統，提供一種可用于實現多點物位測量的雷達物位儀的低成本收發天線組合，由發射天線發射寬波束信號，使電磁波完整覆蓋測量的范圍，用陣列接收天線接收回波信號，可以滿足多點測量的要求。

技術方案

一種物位多點測量的收發天線系統，其特征在于包括發射天線和發射通道、n×n陣列接收天線、開關饋線網絡和接收通道；發射天線和發射通道為獨立設置的發射寬波束電磁信號的單元，所發射的信號為線性調頻連續波信號；陣列接收天線的所有陣元共用一路接收通道，由開關饋線網絡控制各個陣元按順序進行分時選通，每個周期只有一個陣元完成信號接收。

在發射天線和陣列接收天線之間設有楔形金屬隔離帶3，并在雙面涂覆隔離吸波材料。

所述發射天線的發射信號的波段為毫米波波段。

所述陣列接收天線的陣型為二維方形陣列。

所述開關饋線網絡包括n+1個饋線開關；每個行陣列采用一個饋線開關，前n個饋線開關分別對n×n接收天線陣列的n個行陣列的陣元實施控制，第n+1個饋線開關控制前n個饋線開關，并控制接收天線陣列與接收通道的連通；所述前n個饋線開關各自包括m位TTL控制電平，均以數字0～n-1對應的n個m位的二進制碼作為行陣列內n個陣元的選通電平；所述第n+1個饋線開關也包括m位TTL控制電平，以數字0～n-1對應的n個m位的二進制碼作為前n個饋線開關的選通電平；所述m為滿足2^m≥n的最小整數。

有益效果

本發明提出的一種物位多點測量的收發天線系統，發射天線為單個天線，發射寬波束電磁信號，使電磁波能夠完整覆蓋測量范圍。發射信號為寬帶調頻連續波信號。電磁波經物料表面反射后，形成攜帶物料距離信息的回波信號；由二維方形陣列接收天線實現回波信號接收。接收天線采用陣列接收形式，利用饋線開關控制各個陣元進行分時選通，每個周期只有一個陣元完成信號接收。所有陣元共用一路接收通道，分時復用。

本發明中通過對接收陣元進行分時選通，分時接收，使所有接收陣元共用一路接收通道，大大降低了硬件成本，同時利于減小設備體積。

本發明的用于物位多點測量雷達的收發天線系統，可應用于多點物位測量雷達，實現非接觸式測量，可以工作在高溫、高壓、高真空、高粘度、輕質粉末等復雜環境下，特別適用于監測儲存于容器或露天場所的散狀固體物料，應用環境和場合非常廣泛。

附圖說明

圖1為本發明的中發射與接收天線結構示意圖；

圖2為本發明中發射天線和接收天線的波束覆蓋示意圖；

圖3為本發明的饋線開關控制電平示意圖；

圖4為本發明中饋線開關控制結構示意圖；

圖5為本發明實施例中發射波形和接收天線陣元切換時序圖；

圖6為本發明實施例中物位雷達的收發天線系統及輔助部分原理框圖；

1-發射天線，2-n×n陣列接收天線，3-楔形金屬隔離帶。

具體實施方式

現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：

參照圖1和圖6，收發天線組合主要包括：發射天線，陣列接收天線，開關饋線網絡。在具體應用到物位雷達中，一般還應包括頻率綜合器、信號處理器等輔助部分。