本發(fā)明涉及預(yù)警探測(cè)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器，更為具體的，涉及一種用于排查定位隱藏的定時(shí)炸彈、遙控炸彈、竊聽(tīng)器等危險(xiǎn)物品的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器。

背景技術(shù)：

1、非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器(亦稱為諧波雷達(dá)、電子目標(biāo)探測(cè)器等)是利用電子元器件呈現(xiàn)的特殊物理特性來(lái)探測(cè)特定目標(biāo)的一種設(shè)備。電子設(shè)備中元器件帶有pn結(jié)點(diǎn)(亦稱非線性結(jié)點(diǎn))在電磁波照射時(shí)將輻射出二次、三次等更高頻率的諧波或者二次、三次的組合波等電磁波信號(hào)；而自然界存在的物體中無(wú)電子元件pn結(jié)點(diǎn)，在電磁波照射時(shí)不能輻射類似更高頻率的電磁波信號(hào)。利用以上原理，非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器通過(guò)發(fā)射頻率為f0的電磁波照射目標(biāo)區(qū)域并接收空間的電磁波信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)是否接收到頻率為2f0二次諧波、頻率為3f0的三次諧波或者組合波等電磁波來(lái)判定所搜索區(qū)域內(nèi)是否存在電子裝置等目標(biāo)。其工作原理如圖1。

2、目前非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器的種類很多，采用的工作體制也不盡相同。這些設(shè)備的共同特點(diǎn)是只能判定搜索區(qū)域內(nèi)是否存在目標(biāo)，但是無(wú)法測(cè)量目標(biāo)到探測(cè)器的距離。

3、隨著非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器的技術(shù)進(jìn)步，設(shè)備的探測(cè)距離由通常的2～3米增加到30米以上,設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景更加的廣泛。在此情況下探測(cè)器僅能探測(cè)目標(biāo)是否存在以及大致方位就出現(xiàn)了局限性。如果能實(shí)現(xiàn)探測(cè)目標(biāo)大致方位的同時(shí)還能提供目標(biāo)的距離信息，探測(cè)器的定位準(zhǔn)確性和搜索效率將顯著提升。

4、電磁波以光速(c＝3×108m/s)在空間傳播，理論上通過(guò)測(cè)量電磁波傳播的時(shí)間就可以計(jì)算出兩個(gè)目標(biāo)物體之間的距離。通常電磁波在兩個(gè)目標(biāo)物體之間傳播的時(shí)間非常短，短到用現(xiàn)有技術(shù)難以直接測(cè)量。為了解決這個(gè)難題，在電磁波測(cè)量距離時(shí)通常會(huì)采用調(diào)頻連續(xù)波的方案，也就是在某一固定頻率為f0的發(fā)射信號(hào)上調(diào)制一組頻率與時(shí)間成比例的差拍信號(hào)δf，使電磁波信號(hào)與時(shí)間成某一比例函數(shù)關(guān)系變化。在某一時(shí)刻電磁波測(cè)距設(shè)備接收到的信號(hào)為發(fā)射信號(hào)向前傳播和目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào),過(guò)程中產(chǎn)生了傳播時(shí)延。在相同的時(shí)延里發(fā)射信號(hào)發(fā)生了頻率偏移δf，通過(guò)比較發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的頻率差δf來(lái)計(jì)算出傳播時(shí)延，該時(shí)間乘以光速就得到了電磁波傳播的距離。通過(guò)這樣的原理就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)物體間距離的間接測(cè)量。

5、常規(guī)的電磁波測(cè)距設(shè)備采用的發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)兩者的頻率非常接近，接近于同頻工作。相比較而言，非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器中發(fā)射信號(hào)f0，接收信號(hào)為二次諧波2f0、三次諧波3f0或者組合波，發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)兩者頻率差距非常大，無(wú)法采用以上電磁波測(cè)距的方案測(cè)量目標(biāo)距離。正是因?yàn)橐陨系脑?，需要發(fā)明一種全新的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器才能夠測(cè)量目標(biāo)距離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器，包括：發(fā)射模塊、接收模塊和信號(hào)處理模塊；

3、所述發(fā)射模塊發(fā)射頻率為f1的探測(cè)信號(hào)，所述接收模塊接收非線性結(jié)點(diǎn)經(jīng)探測(cè)信號(hào)激勵(lì)輻射出的反射信號(hào)，所述探測(cè)信號(hào)的頻率f1＝f0+δf，其中f0為基波頻率，δf為與時(shí)間成正比的差拍信號(hào)頻率，所述信號(hào)處理模塊根據(jù)發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的間隔計(jì)算目標(biāo)距離。

4、優(yōu)選地，所述目標(biāo)距離計(jì)算方法包括：

5、所述發(fā)射頻率為線性調(diào)頻連續(xù)波f1，線性調(diào)頻斜率為f1，在某一時(shí)刻t，發(fā)射頻率為：

6、f1＝f0+k*t；

7、所述接收模塊實(shí)際接收頻率為：

8、f2＝2f0+2k*(t-△t)；

9、因時(shí)延造成的頻偏為：

10、△f＝2f1-f2；

11、通過(guò)時(shí)延頻偏可以計(jì)算出時(shí)延為：

12、△t＝△f/2k；

13、目標(biāo)距離計(jì)算公式為：

14、

15、優(yōu)選地，所述發(fā)射模塊包括發(fā)射源、控制電路、激勵(lì)電路、功率放大電路、濾波器、隔離器以及調(diào)頻電路。

16、優(yōu)選地，所述接收模塊包括濾波器、放大器、控制電路、混頻器、低噪聲放大器；接收通道的信號(hào)與本振信號(hào)混頻后得到中頻信號(hào)，送信號(hào)處理模塊處理。

17、優(yōu)選地，所述非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器還包括顯示報(bào)警模塊，所述顯示報(bào)警模塊通過(guò)聲音、光電、振動(dòng)方式將檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行展示。

18、優(yōu)選地，所述非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器還包括天線模塊，所述天線模塊分別與發(fā)射模塊和接收模塊連接，用于將大功率信號(hào)輻射出去，并接收微小無(wú)線電信號(hào)。

19、優(yōu)選地，所述非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器還包括接口模塊，所述接口模塊包括wifi模、usb接口、網(wǎng)絡(luò)接口，用于連接外部設(shè)備。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

21、本發(fā)明在常規(guī)的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加調(diào)頻方案和設(shè)計(jì)新的測(cè)距算法，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離測(cè)量。本專利發(fā)明的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器將準(zhǔn)確地確定目標(biāo)方位和距離，能大大提高發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的位置準(zhǔn)確度、提高工作效率，應(yīng)用場(chǎng)景將更加的廣泛。

技術(shù)特征：

1.一種用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于，包括：發(fā)射模塊、接收模塊和信號(hào)處理模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于，所述目標(biāo)距離計(jì)算方法包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于，所述發(fā)射模塊包括發(fā)射源、控制電路、激勵(lì)電路、功率放大電路、濾波器、隔離器以及調(diào)頻電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于，所述接收模塊包括濾波器、放大器、控制電路、混頻器、低噪聲放大器；接收通道的信號(hào)與本振信號(hào)混頻后得到中頻信號(hào)，送信號(hào)處理模塊處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于，所述非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器還包括顯示報(bào)警模塊，所述顯示報(bào)警模塊通過(guò)聲音、光電、振動(dòng)方式將檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行展示。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于，所述非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器還包括天線模塊，所述天線模塊分別與發(fā)射模塊和接收模塊連接，用于將大功率信號(hào)輻射出去，并接收微小無(wú)線電信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于，所述非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器還包括接口模塊，所述接口模塊包括wifi模、usb接口、網(wǎng)絡(luò)接口，用于連接外部設(shè)備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量目標(biāo)距離的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器，包括：發(fā)射模塊、接收模塊和信號(hào)處理模塊；所述發(fā)射模塊發(fā)射頻率為f<subgt;1</subgt;的探測(cè)信號(hào)，所述接收模塊接收非線性結(jié)點(diǎn)經(jīng)探測(cè)信號(hào)激勵(lì)輻射出的反射信號(hào)，所述探測(cè)信號(hào)的頻率f<subgt;1</subgt;＝f<subgt;0</subgt;+Δf，其中f<subgt;0</subgt;為基波頻率，Δf為與時(shí)間成正比的差拍信號(hào)頻率，所述信號(hào)處理模塊根據(jù)發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的間隔計(jì)算目標(biāo)距離。本發(fā)明在常規(guī)的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加調(diào)頻方案和設(shè)計(jì)新的測(cè)距算法，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離測(cè)量。本專利發(fā)明的非線性結(jié)點(diǎn)探測(cè)器將準(zhǔn)確地確定目標(biāo)方位和距離，能大大提高發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的位置準(zhǔn)確度、提高工作效率，應(yīng)用場(chǎng)景將更加的廣泛。

技術(shù)研發(fā)人員：張曉峰,汪海勇,唐云峰,劉恩曉,吳美武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海微波技術(shù)研究所（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十研究所）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2