无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，其恒温晶振输出端与DDS基准信号源和锁相介质振荡器连接，DDS基准信号源与控制系统连接；DDS基准信号源依次与第一滤波器、相位锁定器、低通滤波器、压控振荡器、三功率分配器、倍频器和第一功率放大器、天线连接；锁相介质振荡器与混频器连接，混频器输出分为两路，一路与第二滤波器、第一放大器、相位锁定器连接；另一路与三功率分配器连接；三功率分配器还与接收机连接，进行等能量功率分配；倍频器将接收的信号倍频至8毫米波段信号，放大后通过天线发射。本实用新型主要用于输电线路无人机巡检系统，可实现无人机对障碍物包括杆塔和输电线路的避让探测，提高探测目标的距离分辨率。
【专利说明】无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源
【技术领域】
[0001]本实用新型属于毫米波雷达探测【技术领域】，特别是一种无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，适用于输电线路无人机巡检系统对障碍物的避让探测。
【背景技术】
[0002]利用无人机在电力系统防灾减灾和线路巡视中已经广泛地应用，实现了电网灾情监控、快速巡视、隐患发现等功能，实现了管理的一体化，将故障杜绝在隐患阶段，可极大地提升电力系统输配电运行、管理和维护水平。但目前无人机经常发生被电力输电线、树林等撞击而致严重事故，在暴风雨天气恶劣等情况下，引发事故的概率更大。
[0003]毫米波避障雷达目前在无人机上应用未见报道。根据避障雷达的要求，不能采用常规的雷达信号体制，因为，这种机载的雷达系统需要探测的距离范围是从零距离探测算起，而且需要距离分辨率高，探测精度高.所以常规雷达的发射信号源一般采用脉冲雷达信号、且非距离高分辨。另外，超低空飞行时，地面会产生地面杂波等影响等。如何解决上述问题是机载雷达急需要解决的问题。
[0004]为了设计出满足需要的避障雷达，首先要解决一个满足避障雷达要求的新体制雷达信号发射源。而新体制雷达需要有高性能的发射机激励源和接收机本振源，同时具有高的频率稳定度和低的相位噪声，这是解决避障雷达发射信号的关键。
[0005]要提高长期频率稳定度，必须采用稳频的技术路线，如直接合成、锁相合成、采用低相位噪声的振荡器和放大器件等。除此以外，还要提高雷达的分辨率，解决这个问题的根本措施是增加带宽，并且带宽内具有高线性度。
[0006]在信号调制方面，不采用调幅信号，应采用线性调频体制，这是现代高性能雷达体制采用的信号波形之一。
[0007]产生线性调频的方法是采用模拟法与数字法。随着大规模集成电路的出现，近年来出现了直接数字合成技术。目前，用DDS产生线性调频信号及其其他复杂波形信号的技术日益受到重视，用直接数字频率合成技术能综合出各种信号波形。例如，通过数控电路能对DDS输出的频率、幅度、相位、实现精确控制，能使DDS产生宽的并可以使带内信号的幅度、相位得到校正。从而得到一个高线性度、低相位噪声的宽带线性调频信号。
【发明内容】
[0008]基于上述提出的问题，本实用新型提供一种无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，该发明采用直接式数字合成技术，即首先在短波段产生出一个高性能的宽带信号，例如:0—25MHz或45— 75MHz、72 - 250MHz等等。之后通过倍频，把基带信号往高端搬移米波波段。通过锁相介质振荡器产生出一个X波段信号，由此与倍频后的基带信号通过PLL系统得到一稳定的X波段信号，之后通过倍频技术将高性能的宽带信号变换产生出毫米波宽带信号。
[0009]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0010]一种无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，发射机的发射波段为8毫米波段，它包括:
[0011]恒温晶振；
[0012]恒温晶振输出端分别与DDS基准信号源和锁相介质振荡器的输入端连接，DDS基准信号源与控制系统连接；
[0013]DDS基准信号源输出端则依次与第一滤波器、相位锁定器、低通滤波器、压控振荡器、三功率分配器、倍频器和第一功率放大器、天线连接；
[0014]锁相介质振荡器输出端与混频器连接，混频器输出端分为两路，一路依次与第二滤波器、第一放大器、相位锁定器连接；另一路与三功率分配器连接；
[0015]三功率分配器还与接收机连接，三功率分配器进行等能量功率分配；
[0016]倍频器将将接收的信号倍频至8毫米波段信号，由第一功率放大器放大后通过天线发射。
[0017]所述DDS基准信号源用于产生线性调频信号以作为所述相位锁定器的一个输入。
[0018]所述锁相介质振荡器基于所述恒温晶振输入的信号产生一 X波段射频信号。
[0019]所述混频器用于混频并输出一 VHF波段中频信号。
[0020]所述压控振荡器用于产生X波段的线性调频信号。
[0021]所述恒温晶振的频率为10MHz。
[0022]所述X波段的线性调频信号为一个被锁相的X波段的LMF信号。
[0023]所述DDS基准信号源采用DDS器件产生宽带信号，且DDS基准信号源通过控制系统来程控其捷变频率和相位从而输出作为所述相位锁定器的基准源信号，由PLDRO产生出的X波段信号再与VCO输出的信号混频得到一个中频，利用该中频与DDS基准信号源产生的宽带信号进行相位比较.对VCO进行相位锁定.
[0024]所述倍频器为四倍频器。他将对VCO进行相位锁定得到的信号进行四倍频.通过倍频得到所需要的毫米波信号.产生出一个低相位噪声、搞线性度的宽带雷达信号。
[0025]有益效果:
[0026]1.该专利所述系统基于DDS器件通过数控电路能对DDS输出的频率、幅度、相位进行精确控制的优点，产生出了一个低相位噪声、高稳定度的宽带线性调频信号。该优点是由专利中DDS部件和第一滤波器等参数实现的。
[0027]2.该专利所述系统采用高稳定的锁相介质振荡器部件与VCO产生的X波段信号，通过混频能产生出纯净的VCO所需求的相位锁相信号.该信号能提高VCO系统产生出一个对基带宽带线性调频往高段频率的搬移的载波频率.
[0028]3.通过四倍频器作用，把搬移之后的基带宽带线性调信号变换成毫米波宽带线性调频信号，从而得到了能符合应用于无人机避障系统要求的雷达发射信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为8无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源的电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0031]如图1所示，一种无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，包括恒温晶振、DDS基准信号源、第一滤波器、锁相介质振荡器(PLDRO)、混频器、第二滤波器、第一放大器、相位锁定器、低通滤波器(LPF)、压控振荡器(VCO)、三功率分配器、倍频器、第一功率放大器以及天线。DDS基准信号源与控制系统连接，三功率分配器则与接收机连接。
[0032]所述恒温晶振的两路输出分别连接至所述锁相介质振荡器(PLDRO)和DDS基准信号源的输入端，所述DDS基准信号源的输出经所述第一滤波器滤波后输入所述相位锁定器，所述DDS基准信号源用于产生线性调频信号以作为所述相位锁定器的一个输入。
[0033]所述锁相介质振荡器(PLDRO)产生一 X波段射频信号并输入所述混频器，所述混频器用于混频并输出一 VHF波段中频信号，所述混频器输出的VHF波段中频信号经过所述第二滤波器和第一放大器处理后作为所述相位锁定器的另一输入。
[0034]所述相位锁定器对所述输入的两路信号进行相位比较，其输出信号经过所述低通滤波器(LPF)进行低通滤波处理后输入所述压控振荡器(VCO)，所述压控振荡器(VCO)用于产生X波段的线性调频信号并作为所述三功率分配器的输入。
[0035]所述三功率分配器分三路输出由所述压控振荡器(VCO)所产生的X波段线性调频信号至所述混频器、倍频器以及一接收机，该三功率分配器为等能量功率分配。
[0036]所述倍频器为四倍频器，将所述X波段线性调频信号倍频至8毫米波段信号，所述四倍频器输出的信号经所述第一功率放大器进行功率放大后输入所述发射天线，由所述发射天线发射。
[0037]优选地，所述恒温晶振的频率为100MHz，设计用于作为整个发射机的频率参考。
[0038]优选地，所述X波段的线性调频信号为一个被锁相的X波段的LMF信号。
[0039]优选地，所述DDS基准信号源通过一控制系统来程控其捷变频率和相位从而输出作为所述相位锁定器基准源的信号。
[0040]在一些实施例中，所述控制系统包括一计算机，产生控制来程控所述DDS基准信号源的捷变频率和相位从而作为所述相位锁定器的基准源信号。
[0041]优选地，所述相位锁定器采用数字锁相环。
[0042]上述发射机可以多种封装方式封装后，然后作为无人机前端发射部分。例如，基于LTCC技术进行封装。
【权利要求】
1.一种无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，其特征在于，发射机的发射波段为8晕米波段,包括: 恒温晶振； 恒温晶振输出端分别与DDS基准信号源和锁相介质振荡器的输入端连接，DDS基准信号源与控制系统连接； DDS基准信号源输出端则依次与第一滤波器、相位锁定器、低通滤波器、压控振荡器、三功率分配器、倍频器和第一功率放大器、天线连接； 锁相介质振荡器输出端与混频器连接，混频器输出端分为两路，一路依次与第二滤波器、第一放大器、相位锁定器连接；另一路与三功率分配器连接； 三功率分配器还与接收机连接，三功率分配器进行等能量功率分配； 倍频器将将接收的信号倍频至8毫米波段信号，由第一功率放大器放大后通过天线发射。
2.如权利要求1所述的无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，其特征在于，所述DDS基准信号源用于产生线性调频信号以作为所述相位锁定器的一个输入。
3.如权利要求1所述的无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，其特征在于，所述锁相介质振荡器基于所述恒温晶振输入的信号产生一 X波段射频信号。
4.如权利要求1所述的无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，其特征在于，所述混频器用于混频并输出一 VHF波段中频信号。
5.如权利要求1所述的无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，其特征在于，所述压控振荡器用于产生X波段的线性调频信号。
6.如权利要求1所述的无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，其特征在于，所述恒温晶振的频率为10MHz。
7.如权利要求3或5所述的无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，其特征在于，所述X波段的线性调频信号为一个被锁相的X波段的LMF信号。
8.如权利要求1所述的无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，其特征在于，所述DDS基准信号源采用DDS器件产生宽带雷达信号，且DDS基准信号源通过控制系统来程控其捷变频率和相位从而输出作为所述相位锁定器的基准源信号，产生出了 8毫米波段的宽带线性调频雷达信号。
9.如权利要求1所述的无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源，其特征在于，所述倍频器为四倍频器。
【文档编号】G01S13/93GK203858359SQ201420283495
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】郑天茹, 刘俍, 张晶晶, 张明江, 王万国, 魏传虎, 慕世友, 任杰, 傅孟潮, 郭玉泉 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司电力科学研究院, 山东鲁能智能技术有限公司