一種位移雷達(dá)目標(biāo)反射器設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種位移雷達(dá)目標(biāo)反射器設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力桿塔、摩天大樓、橋梁、大壩、高速公路邊坡等在使用中會(huì)往往發(fā)生位移變形，為保證這些基礎(chǔ)設(shè)施的安全，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，微波位移監(jiān)測(cè)雷達(dá)是主要監(jiān)測(cè)手段之一。微波位移監(jiān)測(cè)雷達(dá)的基本原理是:在被測(cè)物表面上安裝無(wú)源角發(fā)射器，在遠(yuǎn)端布置微波雷達(dá)，通過(guò)測(cè)量射頻信號(hào)往返于雷達(dá)與無(wú)源角反射器之間的相位差來(lái)測(cè)量角反射器的位移量。常用的角反射器為三面角反射器，分別由三個(gè)圓心角為90度的等腰直角三角形構(gòu)成。這樣的角反射器在實(shí)際使用中存在的主要缺點(diǎn)是:(I)由于連接處接觸面積小，不容易與被測(cè)對(duì)象剛性連接；(2)角反射器體積大重量重，使用起來(lái)不安全；(3)環(huán)境因素(如風(fēng)吹引起角反射器振動(dòng))可能會(huì)引入新的測(cè)量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種位移雷達(dá)目標(biāo)反射器設(shè)計(jì)方法，該方法擬使用微帶反射陣取代傳統(tǒng)的角反射器作為位移雷達(dá)目標(biāo)反射器，實(shí)現(xiàn)將反射信號(hào)按照原路徑相反的方向返回。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0005]位移雷達(dá)目標(biāo)反射器為微帶反射陣，共形安裝在被測(cè)建筑物表面，該雷達(dá)目標(biāo)反射器由多組微帶天線反射單元構(gòu)成，每組微帶反射單元由微帶天線輻射單元、微帶延遲線、可調(diào)旋鈕、SMA接頭、以及開(kāi)路負(fù)載(或者短路負(fù)載)構(gòu)成。在安裝階段，使用位移雷達(dá)照射目標(biāo)反射器，將相位檢測(cè)電路的兩個(gè)射頻輸入端連接到任意兩個(gè)微帶反射單元的SMA接頭上，通過(guò)可調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)微帶延遲線，使得到達(dá)SMA接頭處的信號(hào)相位相同；在使用階段，將開(kāi)路負(fù)載(或者短路負(fù)載)接到SMA接頭上，這樣就能實(shí)現(xiàn)將位移雷達(dá)的反射信號(hào)按原路徑相反的方向反射回去。
[0006]本發(fā)明的有益效果在于:⑴易于安裝和使用；(2)對(duì)被測(cè)對(duì)象無(wú)干擾。
【附圖說(shuō)明】
[0007]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明:
[0008]圖1為本發(fā)明的位移雷達(dá)目標(biāo)反射器結(jié)構(gòu)；
[0009]圖2為本發(fā)明的微帶天線反射單元延遲線調(diào)節(jié)及相位檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0011]圖1為本發(fā)明的位移雷達(dá)目標(biāo)反射器結(jié)構(gòu)。位移雷達(dá)目標(biāo)發(fā)射器為微帶天線陣列1，由多組微帶天線反射單元12構(gòu)成，每組微帶天線反射單元12由微帶天線輻射單元121、可調(diào)微帶延遲線122、可調(diào)旋鈕123、SMA接頭124以及開(kāi)路負(fù)載(或短路負(fù)載)125構(gòu)成。在系統(tǒng)安裝階段，需要測(cè)量的兩組微帶天線反射單元SMA接頭124不連接開(kāi)路負(fù)載(或短路負(fù)載)，而是連接到相位檢測(cè)電路的兩路射頻輸入SMA接頭上；其它各組微帶天線反射單元在SMA接頭處連接匹配負(fù)載。在系統(tǒng)使用階段，每組微帶天線反射單元的SMA接頭都連接開(kāi)路負(fù)載(或短路負(fù)載)，位移雷達(dá)以入射方向2輻射射頻信號(hào)到微帶反射天線陣列I上，信號(hào)將沿與原路徑相反的方向3返回，實(shí)現(xiàn)類似角反射器的功能。
[0012]圖2為本發(fā)明的微帶反射單元延遲線調(diào)節(jié)及相位檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)。相位檢測(cè)電路4有兩路射頻下變頻通道，第I路由射頻輸入端口 411、低噪聲放大器412、混頻器413、帶通濾波放大器414構(gòu)成；第2路由射頻輸入端口 421、低噪聲放大器422、混頻器423、帶通濾波放大器424構(gòu)成；這兩路下變頻使用公共射頻本振43 ;射頻信道將兩路射頻信號(hào)下變頻至中頻，而后分別使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器415和425，分別將這兩路模擬中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；接著使用數(shù)字正交下變頻電路將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻至基帶，第I路數(shù)字下變頻電路由乘法器4161、乘法器4162、低通濾波器4171、低通濾波器4172構(gòu)成，第2路數(shù)字下變頻器電路由乘法器4261、乘法器4262、低通濾波器4271、低通濾波器4272構(gòu)成；這兩路下變頻使用公共的正交中頻本振信號(hào)44 ;將這兩路基帶信號(hào)送往復(fù)共軛相乘電路45進(jìn)行處理，即將這兩路基帶信號(hào)中的一路求復(fù)共軛之后，與另外一路基帶信號(hào)相乘；然后使用求相角電路46計(jì)算出兩路輸入射頻信號(hào)的相位差。將第I個(gè)微帶天線反射單元11 (作為參考支路)的SMA端口 114與相位檢測(cè)器4的第I路射頻信號(hào)輸入SMA端口 411相連，將另外I個(gè)微帶天線反射單元12的SMA端口 124與相位檢測(cè)器4的第2路射頻信號(hào)輸入SMA端口 421相連，使用位移雷達(dá)照射微帶天線反射陣，調(diào)節(jié)微帶天線反射單元12的可調(diào)旋鈕123，從而改變微帶延遲線122的長(zhǎng)度，使得端口 114和端口 124處的兩路射頻信號(hào)相位相等，為等效零相位點(diǎn)，即相位檢測(cè)電路4的求相角電路46的輸出為O。將端口 114和端口 124分別連接開(kāi)路負(fù)載(或者短路負(fù)載)，由于這兩個(gè)端口是同相位點(diǎn)，根據(jù)互易性原理，這兩路反射信號(hào)在空中的同相位點(diǎn)與入射時(shí)是相同的。以此類推，調(diào)節(jié)所有的微帶天線反射單元的可調(diào)延遲線，使得微帶反射陣接收到的信號(hào)在每個(gè)SMA端口處達(dá)到同相位點(diǎn)，這樣天線陣的反射信號(hào)方向與入射信號(hào)方向相反，沿原路徑返回。
[0013]最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種位移雷達(dá)目標(biāo)反射器設(shè)計(jì)方法，雷達(dá)目標(biāo)發(fā)射器設(shè)計(jì)為微帶共形天線陣列，在安裝時(shí)進(jìn)行初始化校準(zhǔn)調(diào)整，在使用時(shí)實(shí)現(xiàn)角反射器功能；微帶共形天線陣列由多組微帶天線反射單元構(gòu)成，每組微帶天線反射單元由微帶天線輻射單元、可調(diào)微帶延遲線、可調(diào)旋鈕、SMA接頭以及開(kāi)路負(fù)載(或短路負(fù)載)構(gòu)成；在安裝階段，位移雷達(dá)照射微帶天線陣列，使用相位檢測(cè)電路檢測(cè)任意2個(gè)微帶天線單元在SMA接頭處接收到的信號(hào)相位差，使用可調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)可調(diào)延遲線的長(zhǎng)度，使得任意2個(gè)微帶天線單元在SMA接頭處接收到的信號(hào)相位相等；在使用階段，每組微帶天線反射單元的SMA接頭均連接開(kāi)路負(fù)載(或短路負(fù)載)，天線陣列形成反向筆形波束，使反射信號(hào)沿著與原入射路徑方向相反的方向返回，實(shí)現(xiàn)類似角反射器的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種位移雷達(dá)目標(biāo)反射器設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述微帶天線反射單元采用縫隙耦合結(jié)構(gòu)，微帶天線輻射單元與延遲線之間通過(guò)縫隙進(jìn)行耦合，延遲線末端連接SMA接頭，通過(guò)旋鈕調(diào)節(jié)縫隙的位置來(lái)調(diào)節(jié)延遲線的等效長(zhǎng)度，或者通過(guò)旋鈕調(diào)節(jié)加載在延遲線上的反向偏壓二極管電壓來(lái)調(diào)節(jié)延遲線的等效長(zhǎng)度，從而調(diào)節(jié)入射信號(hào)與反射信號(hào)相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種位移雷達(dá)目標(biāo)反射器設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述相位檢測(cè)電路由兩路射頻信道(共射頻本振)、兩路數(shù)字下變頻電路(共中頻本振)、復(fù)共軛相乘電路(一路基帶信號(hào)的復(fù)共軛乘以另外一路基帶信號(hào))、求相角電路構(gòu)成，用于測(cè)量任意兩路微帶天線反射單元在SMA接頭處接收到的信號(hào)相位差。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種位移雷達(dá)目標(biāo)反射器設(shè)計(jì)方法。位移雷達(dá)目標(biāo)反射器為微帶反射陣，共形安裝在被測(cè)建筑物表面，該目標(biāo)反射器實(shí)現(xiàn)與角反射器相同的功能。目標(biāo)反射器由多組微帶天線反射單元構(gòu)成，每組微帶天線反射單元由微帶天線、微帶延遲線、可調(diào)旋鈕、SMA接頭、以及開(kāi)路(或者短路)負(fù)載構(gòu)成。在安裝階段，使用位移雷達(dá)照射目標(biāo)反射器，將相位檢測(cè)電路的兩個(gè)輸入端接到任意兩個(gè)微帶天線反射單元的SMA接頭上，通過(guò)可調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)微帶延遲線長(zhǎng)度，使得到達(dá)SMA接頭處的信號(hào)相位相同；在使用階段，將開(kāi)路負(fù)載(或者短路負(fù)載)接到SMA接頭上，天線陣列形成反向筆形波束，實(shí)現(xiàn)將位移雷達(dá)的反射信號(hào)按原路徑相反方向返回。
【IPC分類】G01S7-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104808181
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510200562
【發(fā)明人】王韜, 王坤, 謝曉姣, 沈亦豪, 高瞻, 楊力生, 于彥濤, 張新征, 喬自士, 宗京京, 蔡瑩卓
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日