專利名稱：用雷達(dá)電波探測(cè)江河湖泊表面流速的方法及其雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用雷達(dá)電波探測(cè)江河湖泊表面流速的方法及其采用該方法的雷達(dá)，本雷達(dá)系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于江河湖泊的水流測(cè)試，探測(cè)河水表面流的徑向速度，并可對(duì)江河湖泊表面的移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。
背景技術(shù)：
目前，江河湖泊表面流檢測(cè)技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，產(chǎn)生了許多新的自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)。除了常規(guī)的浮標(biāo)法水面流速測(cè)試外，圖像法、光電傳感法、聲學(xué)Doppler流速測(cè)試均已成為新的測(cè)試手段。但是，以上幾種方法均存在一定的缺陷。如常規(guī)浮標(biāo)法不僅需要較多的人力，且只能逐次進(jìn)行單個(gè)浮標(biāo)檢測(cè)；圖像法檢測(cè)受攝像頭本身工作指標(biāo)的影響，且于基準(zhǔn)控制點(diǎn)的選擇有關(guān)(圖像法水面流速測(cè)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介，《水文》2003.12)。普通光電傳感測(cè)試方法在流場(chǎng)情況復(fù)雜、需測(cè)試多點(diǎn)流速時(shí)，需使用大量硬件，測(cè)試可靠性下降，成本提高(河流模型流速測(cè)量軟件數(shù)據(jù)處理算法研究，《華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)》2001.7)。
武漢大學(xué)于1997年開(kāi)始研制用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的高頻地波雷達(dá)OSMAR系統(tǒng)，并于2000年經(jīng)過(guò)科技部驗(yàn)收。因?yàn)橹挥胁ㄩL(zhǎng)為雷達(dá)工作波長(zhǎng)一半的河流波列才會(huì)對(duì)雷達(dá)電波產(chǎn)生最強(qiáng)烈的后向散射，所以O(shè)SMAR系統(tǒng)的工作頻率為高頻段6～12MHz，利用高頻電磁波在海洋表面超視距傳播的特點(diǎn)，來(lái)探測(cè)和分析海態(tài)目標(biāo)(高頻地波雷達(dá)研究專輯，《武大學(xué)報(bào)》2001.5)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用雷達(dá)電波探測(cè)江河湖泊表面流速的方法及其雷達(dá)，它不同于已有檢測(cè)江河湖泊表面流速方法，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，對(duì)場(chǎng)地要求小，節(jié)省人力資源，成本低，距離分辨率高的特點(diǎn)，根據(jù)我國(guó)多湖泊的特點(diǎn)，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。
本發(fā)明的技術(shù)方案是用雷達(dá)電波探測(cè)江河湖泊表面流速的方法，其特征在于利用水流對(duì)雷達(dá)電波布拉格Bragg散射的多普勒Doppler頻移探測(cè)河水表面流的徑向速度，雷達(dá)電波調(diào)頻信號(hào)所用工作頻段為超高頻段UHF的300-350MHz；雷達(dá)電波的發(fā)射信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射通道送至發(fā)射天線，天線面向待測(cè)河流目標(biāo)，待發(fā)射信號(hào)和河流表面流相互作用產(chǎn)生后向散射；接收天線接收此信號(hào)后經(jīng)過(guò)接收通道和本振信號(hào)發(fā)生混頻，混頻后的中頻為21.4MHz；相干解調(diào)，相干解調(diào)后的中頻信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采樣處理后的數(shù)據(jù)傳送至微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)的信號(hào)處理，即可得到河水表面流的徑向速度。
如上所述的方法，其特征在于雷達(dá)采用一次混頻結(jié)構(gòu)，中頻采樣率為160KHz。
如上所述的方法，其特征在于信號(hào)發(fā)生部分由專用的DDS芯片實(shí)現(xiàn)，而不是通過(guò)常用的混頻方式實(shí)現(xiàn)。
如上所述的方法，其特征在于雷達(dá)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由ADC+FPGA+USB實(shí)現(xiàn)。
如上所述的方法，其特征在于雷達(dá)的同步控制器由FPGA實(shí)現(xiàn)。
江河湖泊表面流探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)UHF-SVR，它包括收發(fā)天線系統(tǒng)、發(fā)射通道、接收通道、時(shí)鐘源、鎖相環(huán)倍頻、頻率合成、同步控制器、數(shù)據(jù)采集處理和微機(jī)系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射天線、發(fā)射通道、頻率合成、時(shí)鐘源和鎖相環(huán)倍頻依次電連接，接收天線、接收通道、數(shù)據(jù)采集處理和微機(jī)系統(tǒng)依次電連接；同步控制器分別與發(fā)射通道、頻率合成、鎖相環(huán)倍頻、接收通道、數(shù)據(jù)采集處理電連接，雷達(dá)電波調(diào)頻信號(hào)所用工作頻段為超高頻段UHF的300-350MHz，掃頻帶寬為5-30MHz。
如上所述的雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于雷達(dá)采用一次混頻結(jié)構(gòu)，中頻采樣率為160KHz。
如上所述的雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于時(shí)鐘源和頻率合成中信號(hào)發(fā)生部分采用專用DDS芯片，時(shí)鐘源采用ADF4360-7或者AD4106產(chǎn)生1G的系統(tǒng)時(shí)鐘，頻率合成采用AD9858產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)。
如上所述的雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于雷達(dá)的同步控制器由FPGA實(shí)現(xiàn)。
UHF-SVR是在OSMAR系統(tǒng)基礎(chǔ)上研制的河流目標(biāo)探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)。因?yàn)榈牟ㄩL(zhǎng)約為0.5m，所以UHF SVR系統(tǒng)的工作頻率約為300-350MHz，工作于UHF頻段。
UHF-SVR系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)采用線性調(diào)頻體制，根據(jù)江河湖泊探測(cè)目標(biāo)的要求決定掃頻帶寬，掃頻帶寬一般為5-30MHz，由此確定相應(yīng)的距離分辨率為(5-30m)。
UHF-SVR系統(tǒng)的發(fā)射功率約為1-5w，在此基礎(chǔ)上，SVR系統(tǒng)的探測(cè)目標(biāo)可大于1km。
UHF-SVR系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于江河湖泊的表面流探測(cè)，也可用于江河湖泊表面的移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，并且可以作為OSMAR系統(tǒng)的軟件驗(yàn)證平臺(tái)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
UHF-SVR系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，人力需求少等特點(diǎn)，根據(jù)我國(guó)多湖泊的特點(diǎn)，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。
本發(fā)明的超高頻表面流雷達(dá)系統(tǒng)，系統(tǒng)工作頻率為300-350MHz，接收機(jī)采用一次混頻，中頻為21.4MHz，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣率為160KHz，發(fā)射機(jī)功率為1～5w，天線系統(tǒng)為三元八木天線。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明利用水流對(duì)電磁波Bragg散射的Doppler頻移進(jìn)行水流目標(biāo)測(cè)速。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，對(duì)場(chǎng)地要求小，節(jié)省人力資源，成本低的特點(diǎn)。UHF-SVR系統(tǒng)的測(cè)試精度高，距離分辨率高，對(duì)應(yīng)的頻率分辨率可達(dá)10-3Hz，速度分辨率可達(dá)10-1cm/s。具有其他江河湖泊表面流檢測(cè)技術(shù)無(wú)法具有的超高精度。


圖1是本發(fā)明UHF-SVR實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。
圖2是本發(fā)明UHF-SVR實(shí)施例的時(shí)鐘源和頻率合成框圖。
圖3是本發(fā)明UHF-SVR實(shí)施例的接收通道框圖。
圖4是本發(fā)明UHF-SVR實(shí)施例的同步控制信號(hào)圖。
圖5是本發(fā)明UHF-SVR實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集框圖。
圖6是本發(fā)明UHF-SVR實(shí)施例的試驗(yàn)結(jié)果1。
圖7是本發(fā)明UHF-SVR實(shí)施例的試驗(yàn)結(jié)果2。
具體實(shí)施例方式
UHF-SVR系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。
UHF-SVR的發(fā)射信號(hào)由頻率合成產(chǎn)生，此信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射通道送至發(fā)射天線，發(fā)射功率為1～5w，天線面向待測(cè)河流目標(biāo)，待發(fā)射信號(hào)和河流表面流相互作用產(chǎn)生后向散射。接收天線接收此信號(hào)后經(jīng)過(guò)接收通道和本振信號(hào)發(fā)生混頻，本振信號(hào)同樣為頻率合成產(chǎn)生，混頻后的中頻為21.4MHz。我們稱此為去斜波，相干解調(diào)。相干解調(diào)后的中頻信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采樣率為160KHz，采樣處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)USB傳送至微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)的信號(hào)處理。
因?yàn)轭l率合成的頻率利用率最高為40％，所以要產(chǎn)生高達(dá)300MHz以上的調(diào)頻信號(hào)必須有1GHz左右的系統(tǒng)時(shí)鐘。所以，我們的雷達(dá)系統(tǒng)還需通過(guò)PLL鎖相電路產(chǎn)生1GHz的時(shí)鐘源。
因?yàn)槲覀兊腢HF-SVR為相干系統(tǒng)，為了保證雷達(dá)系統(tǒng)的正常工作，同步控制部分為雷達(dá)系統(tǒng)的各個(gè)部分提供穩(wěn)定、可靠的同步信號(hào)。所有信號(hào)之間必須有嚴(yán)格的時(shí)序關(guān)系，才能保證雷達(dá)正常工作。同步控制器由FPGA實(shí)現(xiàn)。利用FPGA實(shí)現(xiàn)的同步控制器具有實(shí)時(shí)可編程的特性。
具體的說(shuō)，本發(fā)明是設(shè)計(jì)一種新型的江河湖泊表面流雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)UHF-SVR，利用水流對(duì)雷達(dá)電磁波的Bragg散射的Doppler頻移進(jìn)行測(cè)速。此雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)和本振信號(hào)均由頻率合成器產(chǎn)生，頻率合成器的系統(tǒng)時(shí)鐘由鎖相環(huán)電路產(chǎn)生1GHz的系統(tǒng)時(shí)鐘。相干混頻后的中頻信號(hào)為21.4MHz，解調(diào)后的中頻信號(hào)由160KHz的采樣信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣后的數(shù)據(jù)直接經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳送至PC進(jìn)行后續(xù)的信號(hào)處理。為了保證雷達(dá)系統(tǒng)的正常工作，由FPGA設(shè)計(jì)同步控制器以協(xié)調(diào)雷達(dá)系統(tǒng)的各部分工作。
如圖2，是本發(fā)明UHF-SVR的時(shí)鐘源和頻率合成框圖在我們的UHF-SVR雷達(dá)系統(tǒng)中，我們采用ADI公司的專用(Directly Digital Synthesize)DDS芯片AD9858來(lái)產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)。在AD9858的設(shè)計(jì)中，必須要有高達(dá)1GHz的時(shí)鐘源。為了產(chǎn)生1G的系統(tǒng)時(shí)鐘，我們用ADI公司的ADF4360-7或者AD4106來(lái)產(chǎn)生，可以達(dá)到我們對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)的要求。所有的系統(tǒng)參數(shù)都可以通過(guò)控制寄存器設(shè)置。所有的模塊通過(guò)統(tǒng)一時(shí)鐘源來(lái)保證系統(tǒng)同步。實(shí)際工作中，我們采用ADF4106頻率合成器來(lái)實(shí)現(xiàn)我們UHF-SVR系統(tǒng)的時(shí)鐘源。它包含一個(gè)低噪聲的數(shù)字鑒頻器、高精度的電荷泵、可編程的參考分頻，可編程的計(jì)數(shù)器和雙端前置分頻器。我們可以通過(guò)外圍的環(huán)路濾波器和外加的VCO組成的鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)固定頻率的輸出。在我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該選用溫度補(bǔ)償振蕩器作為PLL的參考頻率源，而且不需要50Ω的終端。ADF4106的電荷泵輸出作為外部環(huán)路濾波器的驅(qū)動(dòng)。在環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)中，環(huán)路固有角頻率為45度。環(huán)路濾波器的輸出作為VCO的驅(qū)動(dòng)電壓，VCO的輸出反饋到鎖相環(huán)的射頻信號(hào)輸入端，同時(shí)作為系統(tǒng)的時(shí)鐘源輸出。ADF4106的射頻輸入端口阻抗為50Ω，設(shè)計(jì)中要考慮的是射頻輸出端和頻率合成器的參考輸入端之間，需要加T型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗匹配。在我們的UHF-SVR系統(tǒng)中，根據(jù)河水的波長(zhǎng)，所以系統(tǒng)工作頻率也相應(yīng)的調(diào)整為超高頻。我們的發(fā)射信號(hào)為帶寬5-30MHz的線性調(diào)頻信號(hào)。
如圖3，是本發(fā)明UHF-SVR的接收通道框圖根據(jù)微波接收機(jī)的一般原則，是在低噪聲指標(biāo)上提供高的選擇性。在UHF雷達(dá)接收機(jī)中，降低機(jī)內(nèi)噪聲為主要目標(biāo)，要兼顧雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度和好的選頻特性。所以，我們的接收機(jī)設(shè)計(jì)，首先要考慮的是接收機(jī)的形式。由于發(fā)射頻率和本振頻率很高而不好產(chǎn)生，所以為了降低我們的設(shè)計(jì)難度，我們選用一次混頻，中頻采樣的方案。實(shí)際中的中頻信號(hào)為21.4MHz。在微波接收機(jī)中，混頻前面需要加低噪聲放大器，因?yàn)榛祛l器的噪聲系數(shù)一般都比較大，而前端的濾波器一般為無(wú)源濾波器，有一定的損耗，如無(wú)此LNA，則整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)將很大。而在變頻前引入具有一定增益的LNA可以減弱混頻器和后面基帶放大器的噪聲對(duì)整機(jī)的影響，從而對(duì)提高靈敏度有利。但是LNA的增益不宜太高，因?yàn)榛祛l器是非線性器件，進(jìn)入它的信號(hào)太大，會(huì)產(chǎn)生很多的非線性失真。所以，LNA的增益一般不超過(guò)15dB。帶通濾波器用來(lái)選擇工作頻帶，可以放在LNA之前或之后。放在后面對(duì)降低系統(tǒng)噪聲系統(tǒng)有利，放在前面可以對(duì)進(jìn)入LNA的信號(hào)進(jìn)行預(yù)選，濾除了很多帶外信號(hào)，也就減少了由于LNA的非線性引起的各種互調(diào)失真干擾。
如圖4，是本發(fā)明UHF-SVR的同步控制信號(hào)圖所有的系統(tǒng)所需時(shí)鐘信號(hào)如圖所示，它們之間必須保證嚴(yán)格的時(shí)間關(guān)系，只有這樣才能使雷達(dá)正常工作。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們采用Xilinx公司的Spartan3系列FPGA芯片。因?yàn)镾partan3中含有時(shí)鐘管理單元，可以方便的進(jìn)行時(shí)鐘的同步、移相、分頻、去抖動(dòng)等。但是由于DCM的系統(tǒng)時(shí)鐘和分頻倍數(shù)的限制，我們不能完全用DCM來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的同步控制器。設(shè)計(jì)中，我們使用了1個(gè)DCM模塊，對(duì)FPGA的時(shí)鐘進(jìn)行整形和同步，在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了保證所有時(shí)鐘信號(hào)的相位一致性，在所有的信號(hào)輸出端采用寄存器輸出的方式實(shí)現(xiàn)，所有的寄存器都由系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
如圖5，是本發(fā)明UHF-SVR的數(shù)據(jù)采集框圖UHF-SVR系統(tǒng)采用的是FMCW體制，利用回波信號(hào)的頻率和相位信息來(lái)提取河流參數(shù)，當(dāng)回波信號(hào)和接收機(jī)本振信號(hào)混頻產(chǎn)生高中頻信號(hào)，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集此信號(hào)并進(jìn)行兩次傅立葉變換，就可得到各個(gè)距離元上回波信號(hào)的頻率和相位信息。在UHF-SVR系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是用ADC+FPGA+USB來(lái)實(shí)現(xiàn)的。高中頻采樣之后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在由FPGA實(shí)現(xiàn)的FIFO中，然后通過(guò)USB傳輸至微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)的處理。在試驗(yàn)中，我們可以采用兩種方式實(shí)現(xiàn)傳輸，一種是直接傳送采集到的波形數(shù)據(jù)至PC機(jī)，在PC內(nèi)完成兩次FFT運(yùn)算；另一種是在FPGA內(nèi)完成第一次FFT，通過(guò)USB傳輸?shù)谝淮蜦FT以后的數(shù)據(jù)至PC，由PC完成第二次FFT。兩種方式各有優(yōu)劣。對(duì)于第一種方式而言，我們可以得到最原始的數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)后續(xù)的去干擾等有更為實(shí)際的意義。但是，直接傳送波形文件數(shù)據(jù)量較大，在傳輸過(guò)程中要保證傳輸?shù)乃俣?。?duì)于第二種方式而言，第一次FFT后的數(shù)據(jù)量相比原始波形文件而言數(shù)據(jù)量很小，可以方便的進(jìn)行傳輸。但是增加了FPGA內(nèi)部的設(shè)計(jì)，加大了FPGA的資源開(kāi)銷。實(shí)際中，因?yàn)槲覀兊牟蓸勇蕿?60KHz，每個(gè)掃頻周期為0.1s，數(shù)據(jù)位數(shù)為8位，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)量為160KByte/s。用USB可以滿足原始波形的實(shí)時(shí)傳輸。所以，我們采用了第一種的傳數(shù)據(jù)采集方案。
如圖6和圖7，是本發(fā)明UHF-SVR的試驗(yàn)結(jié)果1，2試驗(yàn)中，我們通過(guò)對(duì)發(fā)射信號(hào)的延時(shí)，模擬了一個(gè)固定距離元的河流回波信號(hào)。此信號(hào)和本振信號(hào)混頻后，會(huì)在21.4MHz中頻的基礎(chǔ)上發(fā)生一個(gè)固定的頻率偏移。通過(guò)對(duì)此信號(hào)的兩次FFT可以得到我們需要的Doppler譜。因?yàn)槲覀兪峭ㄟ^(guò)發(fā)射信號(hào)的延時(shí)來(lái)模擬回波信號(hào)，所以此模擬目標(biāo)的速度為0。因?yàn)榈谝淮蜦FT是對(duì)單個(gè)掃頻周期做FFT變換，而第二次FFT是對(duì)多個(gè)掃頻周期的第一次FFT結(jié)果做第二次FFT變換，所以對(duì)應(yīng)目標(biāo)速度為0的信號(hào)，每個(gè)掃頻周期的第一次FFT結(jié)果都應(yīng)該是完全一致的，對(duì)應(yīng)的多個(gè)掃頻周期的第二次FFT信號(hào)應(yīng)該在零頻處出現(xiàn)譜峰。如圖所示，為單周期第一次FFT和多周期第二次FFT的結(jié)果。
根據(jù)我們的設(shè)計(jì)，我們?cè)O(shè)計(jì)的UHF-SVR系統(tǒng)的距離分辨率為5-30m，流速分辨率為0.5cm/s。具有其他測(cè)試方式無(wú)法比擬的超高精度。
如表1，是本發(fā)明UHF-SVR的發(fā)射和天線指標(biāo)相比于探海雷達(dá)的大功率發(fā)射機(jī)，我們的UHF-SVR系統(tǒng)無(wú)需很大的發(fā)射功率，發(fā)射功率僅需1～5W左右。在這里我們可以用場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的功放模塊，構(gòu)成我們的發(fā)射通道。結(jié)合我們的信號(hào)發(fā)生器的實(shí)際情況，并且根據(jù)我們的實(shí)際需要，我們的功放和天線指標(biāo)如表1所示。
表1

權(quán)利要求
1.用雷達(dá)電波探測(cè)江河湖泊表面流速的方法，其特征在于利用水流對(duì)雷達(dá)電波布拉格Bragg散射的多普勒Doppler頻移探測(cè)河水表面流的徑向速度，雷達(dá)電波調(diào)頻信號(hào)所用工作頻段為超高頻段UHF的300-350MHz；雷達(dá)電波的發(fā)射信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射通道送至發(fā)射天線，天線面向待測(cè)河流目標(biāo)，待發(fā)射信號(hào)和河流表面流相互作用產(chǎn)生后向散射；接收天線接收此信號(hào)后經(jīng)過(guò)接收通道和本振信號(hào)發(fā)生混頻，混頻后的中頻為21.4MHz；相干解調(diào)，相干解調(diào)后的中頻信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采樣處理后的數(shù)據(jù)傳送至微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)的信號(hào)處理，即可得到河水表面流的徑向速度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于雷達(dá)采用一次混頻結(jié)構(gòu)，中頻采樣率為160KHz。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于信號(hào)發(fā)生部分由專用的DDS芯片實(shí)現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于雷達(dá)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由ADC+FPGA+USB實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于雷達(dá)的同步控制器由FPGA實(shí)現(xiàn)。
6.江河湖泊表面流探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)，它包括收發(fā)天線系統(tǒng)、發(fā)射通道、接收通道、時(shí)鐘源、鎖相環(huán)倍頻、頻率合成、同步控制器、數(shù)據(jù)采集處理和微機(jī)系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射天線、發(fā)射通道、頻率合成、時(shí)鐘源和鎖相環(huán)倍頻依次電連接，接收天線、接收通道、數(shù)據(jù)采集處理和微機(jī)系統(tǒng)依次電連接；同步控制器分別與發(fā)射通道、頻率合成、鎖相環(huán)倍頻、接收通道、數(shù)據(jù)采集處理電連接，雷達(dá)電波調(diào)頻信號(hào)所用工作頻段為超高頻段UHF的300-350MHz，掃頻帶寬為5-30MHz。
7.如權(quán)利要求6所述的雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于雷達(dá)采用一次混頻結(jié)構(gòu)，中頻采樣率為160KHz。
8.如權(quán)利要求6所述的雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于時(shí)鐘源和頻率合成中信號(hào)發(fā)生部分采用專用DDS芯片，時(shí)鐘源采用ADF4360-7或者AD4106產(chǎn)生1G的系統(tǒng)時(shí)鐘，頻率合成采用AD9858產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)。
9.如權(quán)利要求6或7或8所述的雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于雷達(dá)的同步控制器由FPGA實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
用雷達(dá)電波探測(cè)江河湖泊表面流速的方法及其雷達(dá)系統(tǒng)，采用水流對(duì)雷達(dá)電磁波的Bragg散射的Doppler頻移探測(cè)河流表面流的徑向速度。UHF－SVR系統(tǒng)工作頻率為300－350MHz，接收機(jī)采用一次混頻，中頻為21.4MHz，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣率為160KHz，發(fā)射機(jī)功率為1～5w，天線系統(tǒng)為三元八木天線。UHF－SVR系統(tǒng)具有構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，對(duì)場(chǎng)地要求小，節(jié)省人力資源，成本低的特點(diǎn)。UHF－SVR系統(tǒng)的測(cè)試精度高，距離分辨率高，對(duì)應(yīng)的頻率分辨率可達(dá)10
文檔編號(hào)G01S13/00GK1719279SQ20051001921
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月3日
發(fā)明者文必洋, 馬志剛, 周浩, 王才軍, 嚴(yán)衛(wèi)東 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)