[發明專利]面向大型結構形變監測的有源異頻收發式微波雷達系統

在審

• 申請號: 201710035722.4
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106772335A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陳偉民;彭小松;鄭大青;邵斌
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01S13/02
• 分類號: G01S13/02;G01B15/06
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及一種雷達，特別是一種面向大型結構形變監測的有源異頻收發式微波雷達系統。

背景技術

隨著國家現代化建設事業的發展，大型建筑如橋梁，高樓等已成為保證人民正常生活、國民經濟健康發展的基礎設施，因此大型結構健康監測對于及時發現結構蛻變、保障其運行安全具有重要意義。由于位移形變能夠從宏觀層面反映結構的健康狀況，因此位移形變監測是結構健康監測的重要內容。

利用電磁波在空間傳播距離遠，可以實現遠距離測量；電磁波對雨霧霾有很好的穿透性能夠適應惡劣的天氣，從而實現全天候的監測；同時電磁波波束具有發散性，因此一個發射端可以對應多個接收端反射端，因此可以實現一對多的測量。微波雷達形變測量系統在結構健康監測存在巨大開發潛力。其中常見的用于結構健康監測的是多普勒雷達位移測量系統。但現目前的多普勒雷達測量系統具有以下缺點：

1、系統中發射天線和接收天線靠的比較近，接收天線不僅可以接收到目標反射回的微波，還能接收到發射天線泄漏的旁瓣的微波信號；在距離較遠的回波信號較弱情況下，干擾非常嚴重，測量精度較低。

2、多路徑反射：接收天線不僅可以接收目標反射回來的微波，還可以接收到目標周圍其他物體或地面反射回的微波信號。測量精度偏低。

3、電磁波損耗：系統在目標處采用無源角反射器反射微波，而電磁波在空間的傳播損耗較大，因此接收信號極其微弱，信噪比較低，測量距離受限。

4、不能進行多目標測量：鑒相單元只能解調2以內的相位差，當多個目標安裝角反射器的時候，無法分辨不同的目標。

發明內容

鑒于此，本發明的目的是提供一種面向大型結構形變監測的有源異頻收發式微波雷達系統。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的，一種面向大型結構形變監測的有源異頻收發式微波雷達系統，包括射頻信號源S₀、第一功分器12、第一環形器14、第一混頻器16、第一解調器18、鑒相單元19、射頻信號源S₁、第二功分器22、第二環形器24、第二混頻器26、第二解調器28；

射頻信號源S₀發出的微波信號經第一功分器12分成信號S_0t和信號S_0ref，信號S_0t經過第一環形器14由A組天線的第一天線單元發射，A組天線的第二天線單元接收A組天線的第一天線單元發射的信號，經第二環形器生成信號S_0re；

射頻信號源S₁發出的向波信號經第二功分器22分成信號S_1t和信號S_1ref，信號S_1t經過第二環形器由A組天線的第二天線單元發射，A組天線的第一天線單元接收A組天線的第二天線單元發射的信號，經第一環形器14生成信號S_1re；

信號S_0ref和信號S_1re在第一混頻器16中混頻生成參考信號S_ref；

信號S_1ref和信號S_0re在第二混頻器26中混頻生成信號S_M，信號S_M被第二解調器28調頻至微波頻段，再經B組天線的第一天線單元發射，B組天線的第二天線單元接收第一天線單元發射的信號，經第一解調器18生成測量信號S_mea；

參考信號S_ref與測量信號S_mea經鑒相單元19后得到相位差，即可得到形變位移量。

進一步，還包括第一功率放大器13，第一功率放大器連接于第一功分器與第一環形器之間。

進一步，還包括第二功率放大器15，第二功率放大器連接于第一環形器與第一混頻器之間。

進一步，還包括第三功率放大器23，第三功率放大器連接于第二環形器與第二功分器之間。

進一步，還包括第四功率放大器25，第四功率放大器連接于第二環形器與第二混頻器之間。

進一步，還包括第一低通濾波器17，所述第一低通濾波器連接于第一混頻器與鑒相單元之間。

進一步，還包括第二低通濾波器27，所述第二低通濾波器連接于第二混頻器與第二調節器之間。

由于采用了上述技術方案，本發明具有如下的優點：