[發(fā)明專利]無人機巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號發(fā)射源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410236235.0
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104062637B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭天茹;劉俍;張晶晶;張明江;王萬國;魏傳虎;慕世友;任杰;傅孟潮;郭玉泉
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;山東魯能智能技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01S7/282
• 分類號: G01S7/282;G01S13/93
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于毫米波雷達(dá)探測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種無人機巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號發(fā)射源，適用于輸電線路無人機巡檢系統(tǒng)對障礙物的避讓探測。

背景技術(shù)

利用無人機在電力系統(tǒng)防災(zāi)減災(zāi)和線路巡視中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用，實現(xiàn)了電網(wǎng)災(zāi)情監(jiān)控、快速巡視、隱患發(fā)現(xiàn)等功能，實現(xiàn)了管理的一體化，將故障杜絕在隱患階段，可極大地提升電力系統(tǒng)輸配電運行、管理和維護(hù)水平。但目前無人機經(jīng)常發(fā)生被電力輸電線、樹林等撞擊而致嚴(yán)重事故，在暴風(fēng)雨天氣惡劣等情況下，引發(fā)事故的概率更大。

毫米波避障雷達(dá)目前在無人機上應(yīng)用未見報道。根據(jù)避障雷達(dá)的要求,不能采用常規(guī)的雷達(dá)信號體制,因為,這種機載的雷達(dá)系統(tǒng)需要探測的距離范圍是從零距離探測算起,而且需要距離分辨率高,探測精度高.所以常規(guī)雷達(dá)的發(fā)射信號源一般采用脈沖雷達(dá)信號、且非距離高分辨。另外，超低空飛行時，地面會產(chǎn)生地面雜波等影響等。如何解決上述問題是機載雷達(dá)急需要解決的問題。

為了設(shè)計出滿足需要的避障雷達(dá)，首先要解決一個滿足避障雷達(dá)要求的新體制雷達(dá)信號發(fā)射源。而新體制雷達(dá)需要有高性能的發(fā)射機激勵源和接收機本振源，同時具有高的頻率穩(wěn)定度和低的相位噪聲，這是解決避障雷達(dá)發(fā)射信號的關(guān)鍵。

要提高長期頻率穩(wěn)定度，必須采用穩(wěn)頻的技術(shù)路線，如直接合成、鎖相合成、采用低相位噪聲的振蕩器和放大器件等。除此以外，還要提高雷達(dá)的分辨率，解決這個問題的根本措施是增加帶寬，并且?guī)拑?nèi)具有高線性度。

在信號調(diào)制方面，不采用調(diào)幅信號，應(yīng)采用線性調(diào)頻體制，這是現(xiàn)代高性能雷達(dá)體制采用的信號波形之一。

產(chǎn)生線性調(diào)頻的方法是采用模擬法與數(shù)字法。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，近年來出現(xiàn)了直接數(shù)字合成技術(shù)。目前，用DDS產(chǎn)生線性調(diào)頻信號及其其他復(fù)雜波形信號的技術(shù)日益受到重視，用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)能綜合出各種信號波形。例如，通過數(shù)控電路能對DDS輸出的頻率、幅度、相位、實現(xiàn)精確控制，能使DDS產(chǎn)生寬的并可以使帶內(nèi)信號的幅度、相位得到校正。從而得到一個高線性度、低相位噪聲的寬帶線性調(diào)頻信號。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述提出的問題，本發(fā)明提供一種無人機巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號發(fā)射源，該發(fā)明采用直接式數(shù)字合成技術(shù)，即首先在短波段產(chǎn)生出一個高性能的寬帶信號，例如：0--25MHz或45—75MHz、72–250MHz等等。之后通過倍頻，把基帶信號往高端搬移米波波段。通過鎖相介質(zhì)振蕩器產(chǎn)生出一個X波段信號，由此與倍頻后的基帶信號通過PLL系統(tǒng)得到一穩(wěn)定的X波段信號，之后通過倍頻技術(shù)將高性能的寬帶信號變換產(chǎn)生出毫米波寬帶信號。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種無人機巡線避障雷達(dá)寬帶線性調(diào)頻連續(xù)毫米波信號發(fā)射源，發(fā)射機的發(fā)射波段為8毫米波段，它包括：

恒溫晶振；

恒溫晶振輸出端分別與DDS基準(zhǔn)信號源和鎖相介質(zhì)振蕩器的輸入端連接，DDS基準(zhǔn)信號源與控制系統(tǒng)連接；

DDS基準(zhǔn)信號源輸出端則依次與第一濾波器、相位鎖定器、低通濾波器、壓控振蕩器、三功率分配器、倍頻器和第一功率放大器、天線連接；

鎖相介質(zhì)振蕩器輸出端與混頻器連接，混頻器輸出端分為兩路，一路依次與第二濾波器、第一放大器、相位鎖定器連接；另一路與三功率分配器連接；

三功率分配器還與接收機連接，三功率分配器進(jìn)行等能量功率分配；

倍頻器將將接收的信號倍頻至8毫米波段信號，由第一功率放大器放大后通過天線發(fā)射。

所述DDS基準(zhǔn)信號源用于產(chǎn)生線性調(diào)頻信號以作為所述相位鎖定器的一個輸入。

所述鎖相介質(zhì)振蕩器基于所述恒溫晶振輸入的信號產(chǎn)生一X波段射頻信號。

所述混頻器用于混頻并輸出一VHF波段中頻信號。

所述壓控振蕩器用于產(chǎn)生X波段的線性調(diào)頻信號。

所述恒溫晶振的頻率為100MHz。

所述X波段的線性調(diào)頻信號為一個被鎖相的X波段的LMF信號。

所述DDS基準(zhǔn)信號源采用DDS器件產(chǎn)生寬帶信號，且DDS基準(zhǔn)信號源通過控制系統(tǒng)來程控其捷變頻率和相位從而輸出作為所述相位鎖定器的基準(zhǔn)源信號，由PLDRO產(chǎn)生出的X波段信號再與VCO輸出的信號混頻得到一個中頻,利用該中頻與DDS基準(zhǔn)信號源產(chǎn)生的寬帶信號進(jìn)行相位比較.對VCO進(jìn)行相位鎖定.

所述倍頻器為四倍頻器。他將對VCO進(jìn)行相位鎖定得到的信號進(jìn)行四倍頻.通過倍頻得到所需要的毫米波信號.產(chǎn)生出一個低相位噪聲、搞線性度的寬帶雷達(dá)信號。

有益效果：