一種基於毫米波的距離探測方法及裝置製造方法
2023-07-08 19:16:11
一種基於毫米波的距離探測方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及距離探測【技術領域】，公開了一種基於毫米波的距離探測方法及裝置。該方法包括：將三角波調製信號傳輸到壓控振蕩器，產生線性調頻信號；對線性調頻信號進行倍頻，達到毫米波波段；對達到毫米波波段的信號進行功率放大，並將功率放大後的信號傳輸到探測目標；對從探測目標返回的回波信號進行接收並放大；對放大後的回波信號進行混頻，產生表徵距離信息的信號。本發明實現了距離的高精度探測，滿足了現在對高精度測距的需求。
【專利說明】一種基於毫米波的距離探測方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及距離探測【技術領域】，主要適用於基於毫米波的距離探測方法及裝置。【背景技術】
[0002]在現有的常規探測體制中，測距精度由探測信號的帶寬、波長等因素決定。當探測信號的工作頻段較低時，其帶寬較窄，很難實現高精度的距離探測，無法滿足現在對高精度測距的需求。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種基於毫米波的距離探測方法及裝置，它實現了高精度的距離探測，滿足了現在對高精度測距的需求。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供了一種基於毫米波的距離探測方法，包括:
[0005]將三角波調製信號傳輸到壓控振蕩器，產生線性調頻信號；
[0006]對所述線性調頻信號進行倍頻，達到毫米波波段；
[0007]對所述達到毫米波波段的信號進行功率放大，並將功率放大後的信號傳輸到探測目標；
[0008]對從所述探測目標返回的回波信號進行接收並放大；
[0009]對放大後的回波信號進行混頻，產生表徵距離信息的信號。
[0010]進一步地，所述對線性調頻信號進行倍頻，達到毫米波波段，包括:通過第一倍頻器和第二倍頻器對所述線性調頻信號進行倍頻，達到毫米波波段。
[0011]進一步地，所述對達到毫米波波段的信號進行功率放大，並將功率放大後的信號傳輸到探測目標，包括:通過功率放大器對所述達到毫米波波段的信號進行功率放大，並通過第一同軸探針將功率放大後的信號傳輸到探測目標。
[0012]進一步地，所述對從探測目標返回的回波信號進行接收並放大，包括:通過第二同軸探針對所述從探測目標返回的回波信號進行接收；通過低噪聲放大器對接收到的信號進行放大。
[0013]進一步地，所述對放大後的回波信號進行混頻，產生表徵距離信息的信號，包括:通過諧波混頻器基於本振信號對所述放大後的回波信號進行混頻，產生表徵距離信息的中頻信號。
[0014]進一步地，還包括:對所述表徵距離信息的信號進行自動增益控制，並輸出顯示。
[0015]本發明還提供了一種基於毫米波的距離探測裝置，包括:壓控振蕩器、第一倍頻器、第二倍頻器、功率分配器、功率放大器、低噪聲放大器及諧波混頻器；所述壓控振蕩器的輸入端與三角波調製信號連接，所述壓控振蕩器的輸出端與所述第一倍頻器的輸入端連接；所述第一倍頻器的輸出端與所述功率分配器的輸入端連接，所述功率分配器的第一輸出端與所述第二倍頻器的輸入端連接，所述第二倍頻器的輸出端與所述功率放大器的輸入端連接；所述功率放大器的輸出端對向探測目標；所述低噪聲放大器的輸入端對向所述探測目標；所述低噪聲放大器的輸出端與所述諧波混頻器的第一輸入端連接，所述諧波混頻器的第二輸入端與所述功率分配器的第二輸出端連接。
[0016]進一步地，還包括:第一同軸探針和第二同軸探針；所述第一同軸探針的輸入端與所述功率放大器的輸出端連接，所述第一同軸探針的輸出端對向所述探測目標；所述第二同軸探針的輸入端對向所述探測目標，所述第二同軸探針的輸出端與所述低噪聲放大器的輸入端連接。
[0017]進一步地，還包括:自動增益控制電路和顯示電路；所述自動增益控制電路的輸入端與所述諧波混頻器的輸出端連接；所述自動增益控制電路的輸出端與所述顯示電路的輸入端連接。
[0018]本發明的有益效果在於:
[0019]本發明提供的基於毫米波的距離探測方法及裝置，先對三角波調製信號進行調製，產生線性調頻信號；再將線性調頻信號倍頻到毫米波波段；再經功率放大器進行功率放大，並輸出到探測目標。當調頻信號照射到探測目標後，從探測目標返回的回波信號被低噪聲放大器接收並放大，在諧波混頻器與本振信號混頻，得到表徵距離信息的中頻信號，從而實現了距離的高精度探測，滿足了現在對高精度測距的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明實施例提供的基於毫米波的距離探測方法的流程圖；
[0021]圖2為本發明實施例提供的基於毫米波的距離探測裝置的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0022]為進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的基於毫米波的距離探測方法及裝置的【具體實施方式】及工作原理進行詳細說明。
[0023]參見圖1，本發明實施例提供的基於毫米波的距離探測方法，包括:
[0024]步驟SllO:將三角波調製信號傳輸到壓控振蕩器，產生線性調頻信號；
[0025]步驟S120:對線性調頻信號進行倍頻，達到毫米波波段；具體的技術方案為:通過第一倍頻器和第二倍頻器對線性調頻信號進行倍頻，達到毫米波波段。
[0026]步驟S130:對達到毫米波波段的信號進行功率放大，並將功率放大後的信號傳輸到探測目標；更具體的技術方案為:通過功率放大器對達到毫米波波段的信號進行功率放大，並通過第一同軸探針將功率放大後的信號傳輸到探測目標。
[0027]步驟S140:對從探測目標返回的回波信號進行接收並放大；更具體的技術方案為:通過第二同軸探針對從探測目標返回的回波信號進行接收；通過低噪聲放大器對接收到的信號進行放大。
[0028]步驟S150:對放大後的回波信號進行混頻，產生表徵距離信息的信號。更具體的技術方案為:通過諧波混頻器基於本振信號對放大後的回波信號進行混頻，產生表徵距離信息的中頻信號。
[0029]步驟S160:對表徵距離信息的信號進行自動增益控制，並輸出顯示。
[0030]參見圖2，本發明實施例還提供了一種基於毫米波的距離探測裝置，包括:壓控振蕩器、第一倍頻器、第二倍頻器、功率分配器、功率放大器、低噪聲放大器及諧波混頻器；壓控振蕩器的輸入端與三角波調製信號連接，壓控振蕩器的輸出端與第一倍頻器的輸入端連接；第一倍頻器的輸出端與功率分配器的輸入端連接，功率分配器的第一輸出端與第二倍頻器的輸入端連接，第二倍頻器的輸出端與功率放大器的輸入端連接；功率放大器的輸出端對向探測目標；低噪聲放大器的輸入端對向探測目標；低噪聲放大器的輸出端與諧波混頻器的第一輸入端(RF端)連接，諧波混頻器的第二輸入端(LO端)與功率分配器的第二輸出端連接。
[0031]進一步具體的方案為:本發明實施例還包括:第一同軸探針和第二同軸探針；第一同軸探針的輸入端與功率放大器的輸出端連接，第一同軸探針的輸出端對向探測目標，完成毫米波線性調頻信號的產生和發射。第二同軸探針的輸入端對向探測目標，完成毫米波線性調頻信號的接收。第二同軸探針的輸出端與低噪聲放大器的輸入端連接。
[0032]為了對由諧波混頻器輸出端的中頻信號進行功率調節，並對調節後的信號進行顯示，本發明實施例還包括:自動增益控制電路和顯示電路；自動增益控制電路的輸入端與諧波混頻器的輸出端(IF端)連接；自動增益控制電路的輸出端與顯示電路的輸入端連接。
[0033]需要說明的是，將由壓控振蕩器、第一倍頻器、第二倍頻器、功率分配器、功率放大器、低噪聲放大器、諧波混頻器、第一同軸探針和第二同軸探針組成的部分稱為基片部件，而其中的各組件可看作為MMIC晶片(Monolithic Microwave Integrated Circuit,單片微波集成電路)。基片部件採用基片作為介質基板，將微帶線作為傳輸媒質，使用超聲能源將金絲兩端分別壓焊到微帶線和各MMIC晶片的對應端上，實現電磁波信號在微帶線和MMIC晶片間的傳輸。在本實施例中，基片部件使用微組裝工藝實現裝配，包括基片外形切割、清洗、烘乾、回流焊基片和殼體、共晶可伐墊片與麗IC晶片、金絲鍵合、拉力和剪切力檢驗等工序。其中，使用雷射實現基片外形精確切割，使用等離子清洗基片部件，使用共晶合金在高溫下融化實現可伐墊片和MMIC晶片的焊接。將電源部件與自動增益控制電路、基片部件中的各MMIC晶片連接，實現對自動增益控制電路和基片部件中的各MMIC晶片的供電，並使用穩壓模塊實現。自動增益控制電路和電源部件使用表面貼裝元器件，採用回流焊接工藝，並採用導熱環氧樹脂灌封固化。
[0034]本發明實施例在使用時，先將三角波調製信號傳輸到壓控振蕩器進行調製，產生線性調頻信號。再通過第一倍頻器和第二倍頻器對線性調頻信號進行倍頻達到毫米波波段，再經功率放大器進行功率放大，並通過第一同軸探針將功率放大後的信號傳輸到探測目標。當調頻信號照射到探測目標後，從探測目標返回的回波信號被第二同軸探針接收，並經低噪聲放大器放大；再在諧波混頻器與本振信號混頻，得到表徵距離信息的中頻信號。通過自動增益控制電路對中頻信號進行功率控制，最後輸出到顯示電路進行顯示。需要說明的是，當使用本發明實施例探測在不同距離的不同目標時，由於探測目標的反射係數不同和探測距離不同，因此接收到的回波信號的功率相差很大，往往相差幾十dB。當接收到的回波信號較強時，可能使後端飽和，導致後端部件難以負荷，從而降低部件的使用壽命；當回波信號較弱時，信號難以提取，從而無法保證本發明實施例的測距效率。本發明實施例通過對自動增益控制技術的使用，對接收到的信號的功率進行控制，保證輸出信號的功率穩定，實現了對大動態範圍內的回波信號的接收，從而增加了本發明實施例的實用性。
[0035]本發明實施例提供的基於毫米波的距離探測方法及裝置，先對三角波調製信號進行調製，產生線性調頻信號；再將線性調頻信號經兩次倍頻，達到毫米波波段；再經功率放大器進行功率放大，並輸出到探測目標。當調頻信號照射到探測目標後，從探測目標返回的回波信號被低噪聲放大器接收並放大，在諧波混頻器與本振信號混頻，得到表徵距離信息的中頻信號，從而實現了距離的高精度探測，滿足了現在對高精度測距的需求。本發明實施例工作於毫米波頻段，由於毫米波信號的帶寬較寬，因此本發明實施例具有探測精度高和抗幹擾能力強的優點。此外，由於毫米波信號受煙霧、塵埃的影響小，因此本發明實施例具備穿透煙霧、塵埃和全天候工作的能力。
[0036]最後所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種基於毫米波的距離探測方法，其特徵在於，包括: 將三角波調製信號傳輸到壓控振蕩器，產生線性調頻信號； 對所述線性調頻信號進行倍頻，達到毫米波波段； 對所述達到毫米波波段的信號進行功率放大，並將功率放大後的信號傳輸到探測目標； 對從所述探測目標返回的回波信號進行接收並放大； 對放大後的回波信號進行混頻，產生表徵距離信息的信號。
2.如權利要求1所述的基於毫米波的距離探測方法，其特徵在於，所述對線性調頻信號進行倍頻，達到毫米波波段，包括:通過第一倍頻器和第二倍頻器對所述線性調頻信號進行倍頻，達到毫米波波段。
3.如權利要求1所述的基於毫米波的距離探測方法，其特徵在於，所述對達到毫米波波段的信號進行功率放大，並將功率放大後的信號傳輸到探測目標，包括:通過功率放大器對所述達到毫米波波段的信號進行功率放大，並通過第一同軸探針將功率放大後的信號傳輸到探測目標。
4.如權利要求1所述的基於毫米波的距離探測方法，其特徵在於，所述對從探測目標返回的回波信號進行接收並放大，包括:通過第二同軸探針對所述從探測目標返回的回波信號進行接收；通過低噪聲放大器對接收到的信號進行放大。
5.如權利要求1所述的基於毫米波的距離探測方法，其特徵在於，所述對放大後的回波信號進行混頻，產生表徵距離信息的信號，包括:通過諧波混頻器基於本振信號對所述放大後的回波信號進行混頻，產生表徵距離信息的中頻信號。
6.如權利要求1-5中任一項所述的基於毫米波的距離探測方法，其特徵在於，還包括:對所述表徵距離信息的信號進行自動增益控制，並輸出顯示。
7.一種基於毫米波的距離探測裝置，其特徵在於，包括:壓控振蕩器、第一倍頻器、第二倍頻器、功率分配器、功率放大器、低噪聲放大器及諧波混頻器；所述壓控振蕩器的輸入端與三角波調製信號連接，所述壓控振蕩器的輸出端與所述第一倍頻器的輸入端連接；所述第一倍頻器的輸出端與所述功率分配器的輸入端連接，所述功率分配器的第一輸出端與所述第二倍頻器的輸入端連接，所述第二倍頻器的輸出端與所述功率放大器的輸入端連接；所述功率放大器的輸出端對向探測目標；所述低噪聲放大器的輸入端對向所述探測目標；所述低噪聲放大器的輸出端與所述諧波混頻器的第一輸入端連接，所述諧波混頻器的第二輸入端與所述功率分配器的第二輸出端連接。
8.如權利要求7所述的基於毫米波的距離探測裝置，其特徵在於，還包括:第一同軸探針和第二同軸探針；所述第一同軸探針的輸入端與所述功率放大器的輸出端連接，所述第一同軸探針的輸出端對向所述探測目標；所述第二同軸探針的輸入端對向所述探測目標，所述第二同軸探針的輸出端與所述低噪聲放大器的輸入端連接。
9.如權利要求7或8所述的基於毫米波的距離探測裝置，其特徵在於，還包括:自動增益控制電路和顯示電路；所述自動增益控制電路的輸入端與所述諧波混頻器的輸出端連接；所述自動增益控制電路的輸出端與所述顯示電路的輸入端連接。
【文檔編號】G01S17/32GK103616678SQ201310616357
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】周楊, 宋啟河, 陳潯濛, 董筱博 申請人:湖北三江航天紅林探控有限公司