专利名称：一种相干的石油管道漏油区成像雷达系统的制作方法
技术领域：
本发明属于雷达成像技术领域，具体的说是一种相干的石油管道漏油区成像雷达系统。可以应用于探地雷达成像，而且还可以应用于其它近场场合的成像系统，如穿墙雷达成像系统。
背景技术：
近年来，对埋入地下目标物体的探测由于需求的牵引逐渐成为当今雷达应用的巨大发展方向之一。探地雷达可以应用于地雷探测，公路无损检测，地下掩体的探测以及考古挖掘。目前对于公路无损检测这类的探地雷达目前市面上有比较成熟的产品。目前国内的探地雷达基本上都是以探测为主，而没有成像功能，然而探地雷达的成像功能是探地雷达的一个重要的发展方向，但目前国内还没有比较成熟的针对探地雷达成像的产品。在国外，探地雷达对石油的检测已经有成功的案例，2002年11月13日，在西班牙北部的加利亚省距海岸45km处，一场暴风雨袭击了过往的一艘油轮，造成3万吨的燃油泄露并且渗入海岸。泄露的燃油大面积侵蚀着海滩。一个星期后，燃油已经侵蚀了近1000m， 影响西班牙北部，葡萄牙和法国。在潮汐作用的影响下，泄露的燃油被干净的沙子所覆盖， 无法从海滩边面直接看到。并且这些燃油埋在沙滩里不能分解，呈现高粘滞性。块状燃油埋在沙滩中的深度从数厘米到an不等，Hagray经研究发现探底雷达可以有效的穿透海水浸泡的沙滩，穿透的深度和海水的盐浓度和沙滩中的海水含量有关，因此可以采用适合的工作频段的探地雷达对沙滩里的块状燃油进行探测。该雷达记录剖面图上块状燃油的反射痕迹明显，采用二维扫描的方式还可以得到沙滩表层下块状燃油在整个探测平面的分布情况。这个雷达系统装在一个宽轮的手推车上，并且结合GPS实现大面积的普查。国外和国内的探地雷达的产品大多是采用的无载波冲击的信号形式，采用无载波冲击的探地雷达具有系统简单的优点，一般只需要冲击信号发生器，发射天线，接收天线， 以及接收处理单元便可以实现，但无载波冲击的雷达不能利用回波的相位信息，雷达分辨率会受到一定的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种能利用回波的相位信息，雷达分辨率不会受到一定的限制的一种相干的石油管道漏油区成像雷达系统。本发明的目的是这样实现的，一种相干的石油管道漏油区成像系统，其特征是它至少包括DDS线性调频信号产生电路、频率源、信号发射电路、信号接收电路和成像处理单元；
A.由DDS线性调频信号产生电路产生1.4 GHz-300MHz到1. 4 GHz+500MHz信号，频率源产生1. 4GHz基准频率信号；
B.由频率源输出的1.4GHz基准频率信号通过第一可控增益放大器，将其放大到 17dBm，作为混频器的本振信号；C.将由DDS产生的1.4 GHz-300MHz到1. 4 GHz+500MHz，功率大小为4dBm的线性调频信号，通过第二可控增益放大器，将其放大到14dBm，作为混频器的输入信号；
D.将上述的输入信号和本振信号输入到混频器中进行混频，将混频器输出的信号通过一个高通滤波器和一个低通滤波器，滤除不需要的带外干扰信号，输出1. IGHz到1. 9GHz范围的频率信号，信号的幅度约为6dBm ；
E.将经高通滤波器和一个低通滤波器输出的信号经过两级放大；
F.将两级放大器放大后的信号分为送入一个耦合器，耦合器分两路耦合，一路耦合出一个13dBm的信号，作为接收机的本振信号；另外一路耦合输出给发射天线；
G.从接收天线接收到的回波信号与上述的接收机本振信号一起输入到接收混频器，由接收混频器得到中频输出的信号；
H.中频输出的信号经过低频放大后送到成像处理单元，由成像处理单元进行采样处理，成像处理单元以一维扫描方式获得二维成像，以二维扫描方式获得三维成像。所述接收混频器得到中频带宽为
权利要求
1.一种相干的石油管道漏油区成像系统，其特征是它至少包括DDS线性调频信号产生电路、频率源、信号发射电路、信号接收电路和成像处理单元；A.由DDS线性调频信号产生电路产生1.4 GHz-300MHz到1. 4 GHz+500MHz信号，频率源产生1. 4GHz基准频率信号；B.由频率源输出的1.4GHz基准频率信号通过第一可控增益放大器，将其放大到 17dBm，作为混频器的本振信号；C.将由DDS产生的1.4 GHz-300MHz到1. 4 GHz+500MHz，功率大小为4dBm的线性调频信号，通过第二可控增益放大器，将其放大到14dBm，作为混频器的输入信号；D.将上述的输入信号和本振信号输入到混频器中进行混频，将混频器输出的信号通过一个高通滤波器和一个低通滤波器，滤除不需要的带外干扰信号，输出1. IGHz到1. 9GHz范围的频率信号，信号的幅度约为6dBm ；E.将经高通滤波器和一个低通滤波器输出的信号经过两级放大；F.将两级放大器放大后的信号分为送入一个耦合器，耦合器分两路耦合，一路耦合出一个13dBm的信号，作为接收机的本振信号；另外一路耦合输出给发射天线；G.从接收天线接收到的回波信号与上述的接收机本振信号一起输入到接收混频器，由接收混频器得到中频输出的信号；H.中频输出的信号经过低频放大后送到成像处理单元，由成像处理单元进行采样处理，成像处理单元以一维扫描方式获得二维成像，以二维扫描方式获得三维成像。
2.根据权利要求1所述的一种相干的石油管道漏油区成像雷达，其特征是所述接收混频器得到中频带宽为 y
3.根据权利要求1所述的一种相干的石油管道漏油区成像雷达，其特征是所述的成像处理单元进行采样的速度为10MHz，为减小量化噪声，选取量化比特数为14或16bit。
4.根据权利要求1所述的一种相干的石油管道漏油区成像雷达，其特征是所述的第一可控增益放大器采用的是HMC625LP5。
5.根据权利要求1所述的一种相干的石油管道漏油区成像雷达，其特征是所述的第二可控增益放大器采用的是HMC625LP5。
6.根据权利要求1所述的一种相干的石油管道漏油区成像雷达，其特征是所述的混频器的型号为SIM-U432H，所用的高通滤波器的型号为HFCN1200 ；所用的低通滤波器的型号为 LFCN 1700。
7.根据权利要求1所述的一种相干的石油管道漏油区成像雷达，其特征是所述个两级放大器分别是增益可控的放大器HMC625LP5和固定增益的放大器HMC619LP5 ；两级放大器放大后的功率为^cffim。
8.根据权利要求1所述的一种相干的石油管道漏油区成像雷达，其特征是所述的耦合器采用BDCA15-25。
9.根据权利要求1所述的一种相干的石油管道漏油区成像雷达，其特征是所述的DDS 线性调频信号产生电路包括相位累加器、相位调制器、波形存储器ROM查找表、D/A转换器以及低通滤波器构成，相位累加器是一个N位全加器，对频率控制字的二进制码进行累加运算；在每个系统时钟沿的控制下，Jf位加法器将频率控制字进行累加，T把相加后的结果再送至寄存器，累加寄存器的高sMi数值，将作为查值表ROM中取样数据的地址值； 正弦地址查找表包含一个周期的正弦波数字幅度信息，每个地址对应正弦波上0~2ττ范围内的一个相位点；查询表把输入的地址信息映射成正弦波离散幅度的数字量信号，驱动 (数模转换器输出模拟量，模拟量为阶梯波，经过低通滤波器滤除高频信号，就可输出满足需求的平滑模拟正弦波信号。
10.根据权利要求9所述的一种相干的石油管道漏油区成像雷达，其特征是所述的D/ A转换器是AD9739，相位累加器、相位调制器采用的FPGA是EP3S1150F1152。
全文摘要
本发明属于雷达成像技术领域，具体的说是一种相干的石油管道漏油区成像雷达系统，其特征是它至少包括DDS线性调频信号产生电路、频率源、信号发射电路、信号接收电路和成像处理单元。它提供一种能利用回波的相位信息，雷达分辨率不会受到一定的限制的一种相干的石油管道漏油区成像雷达系统。
文档编号G01S13/90GK102176015SQ20111002514
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者何飞, 刘杰, 刘立, 唐禹, 张世君, 张永强, 李建东, 李辉, 王成达, 王香增, 邢孟道, 高瑞民 申请人:西安电子科技大学, 陕西延长石油(集团)有限责任公司
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