用于探测海洋动力学参数的便携式海洋探测仪的制作方法_3

文档序号:9813784阅读:来源:国知局
br>[0051] 图8是本发明提供的100瓦发射机并推放大电路图,该线性放大电路由U1、U2、U3、 U4、U5、U6、U7、U8组成的S级放大电路W及S级控制电路,该线性放大电路由GALI74、 MRF136、BLF278S种器件构成,第3级放大呪、册、117、1]8采用并推电路构成,它可^提高电路 的输出功率,使系统更加稳定。
[0052] 通过AGC控制的RF信号经C4后加到Ul的1脚,经Ul放大后从3脚输出,Ll、R5是Ul的 负载;1]9、〔20、〔21、〔22、1^2是它的供电电路;肥是一级控制电路,信号经〔6后从3脚输入,控 制信号通过A点加到U2的4脚,受控信号从8脚输出;电源从1脚输入,5脚及C9和R6是它的匹 配电路,(:10^23、〔24、1]10是它的供电电路,〔8是滤波电路,〔6八7是它的输入和输出信号的 禪合电路。
[0053] Tl是一个阻抗匹配电路,受控信号通过C7加到Tl的输入端1脚,而其输出信号经3 脚5脚后加到加到第二级线性放大器U3,U4的输入端I脚;4脚是U3、U4偏压供电电路输入端, 偏压供电电路有RPl,R7,Cl 1组成,通过调节RPl可W改变U3、U4偏压的大小。
[0054] R8、R9、C12是U3、U4的输入阻抗匹配电路,U3、U4的输出分别从他们的3脚引出,接 到阻抗匹配电路T2的1脚和3脚,
[005引T2是一个阻抗匹配电路,控制信号通过图中的B点连接到T2的2脚,T2的1脚接U3的 3脚,T2的3脚接U4的3脚,T2的4,5脚接第S级线性放大电路U5、U6、U7、U8、的输入端1脚;
[0056] 呪、U6、U7、U8是第S级线性放大器,它是一级并联推挽放大电路,呪、U6、并联,U7、 U8也并联,然后再组成推挽电路,输入信号通过T2的4、5脚加到呪、116、1]7、1]8的1脚,放大后 的信号分别从呪、册、1]7、1]8的3脚输出送到13的1脚和3脚,控制信号从图中的0点加入,经过 一个溫控开关T85后加到R10、R11的中点,C14、C15是滤波电容,C16、C17是匹配电容,C18、 C19、L3是供电电路;
[0057] T3是一个阻抗匹配电路,它的输入信号来自呪、册、117、1]8的3脚,输出的信号从4、5 脚送出,通过滤波器后再送发射天线。
[0058] 图9是本发明提供的发射机滤波器电路图,它的功能是降低电路的杂散信号输出, 它由7节楠圆滤波器组成,它的输入肝3和图7的肝2相连,他的输出和天线相连。图中的L3、 L4、L5和〔25、〔26、〔27、〔28、〔29、〔30、〔31组成相应的谐振电路,使系统的谐波达到-70(18^ 下。
[0059] 图10是本发明提供的发射机控制电压形成电路的原理图,该电路由=部分组成, 分别产生3路控制信号送到线性放大的3个控制端A、B、C;第一部分信号通过一个分压电路 后连接到控制端A点,控制电子开关Ul的接通和断开。第二部分信号通过控制电路连接到控 制端B点,控制U3、U4的电源接通和断开。第S部分信号也是通过一个分压电路连接到控制 端C点,控制U5、U6、U7、U8的偏压的接通和断开。
[0060] 第一路由R17、R18组成,控制信号TP通过JP5连接头输入,经R17、R18分压后送到A 点,并经A点连接到线性放大器的A点;
[0061] 第二路控制电路由 1111、1]12、1]13、1]14、1?12、1?13、1?14、1?15组成,信号1?脉冲通过肝5 连接头经R12输入到Ull的基极,从而使1111、1]12、1]13、1]14饱和导通,产生一个控制信号并通 过B点提供给第二级线性放大电路的B点;
[0062] 第S路由316、1??21?19、1?20、1?21、1]15、04组成,信号1?通过肝5连接头输入,经1?16、 RP2分压后送到U15输入端3脚,通过U15进行放大,U15是一个运算放大器,2脚是它的另一个 输入端,它接在R19、R20、的连接处,6脚接电源,5脚通过D4接输出并经C点连接到图7线性放 大器的C点。
[0063] 图11是本发明提供的接收系统和控制系统框图,所述接收机4有4个输入信号和4 个输出信号,四个输入信号中的3个来自3组天线41、42、43,另外一路来自系统时钟1和系统 时钟2。4个输出信号中的TB送环天线,TP送IOOW发射机3;接收机4包含3个模拟通道、3个数 字通道、频率综合器、系统控制模块;所述的每个模拟通道有3个输入和1个输出,3个输入中 的1个来自接收天线A,一个来自频率合成器的LO,还有个来自系统控制模块;模拟通道里包 含有低噪放大器、变频器、和窄带晶体滤波器。所述的数字通道有2个输入和1个输出,2个输 入中的1个来自模拟通道,一个来自频率综合器,1个输出信号信号通过USB 口送嵌入式计算 机。数字通道内包含有14位的高速AD,数据处理忍片DSP,双口RAM忍片,和USB忍片。他们的 作用是对模拟通道送来的21.4MHz的中频信号进行带通采样,然后对采样的数据进行预处 理后,再进行第一次FFT变换,提取回波信号的距离信息,最后送到USB忍片,通过USB接口送 嵌入式计算机。所述的系统控制模块由1个FPGA忍片及相关电路组成,它有一个输入信号和 7个输出信号,其中有3个TB信号送模拟通道,1个TP信号送IOOW发射机,1个eOIfflz的信号送 数字通道作为采用保持信号,还有1个TB信号送环天线,1个TB信号送频率综合器。它的作用 是控制整个系统按照规定的时序运转。所述的频率综合器是由DDS忍片及相关的电路组成, 它有1个输入信号即系统时钟2,它为DDS忍片提供120MHz的触发信号,它有7个输出信号,它 为模拟通道提供3个本振LO信号,为IOOW发射机提供1个RF信号为数字通道提供3个触发信 号,他们是一个相关的频率源。所述的系统时钟是一个恒溫晶体震荡器,它产生一个标准的 相干的频率源。
[0064] 图12是本发明提供的嵌入式工控机功能框图,所述的嵌入式计算机是一个经过特 殊设计的小型计算机,它能满足探测仪的所有的工作要求,又能在严酷的环境下工作,它和 显示器相连,通过USB接口和数字通道相连,通过网卡和互联网或和专网相连。它的作用是 通过软件控制整个系统,通过软件处理相关的信息,通过软件为管理部口提供需要的探测 结果
[0065] 图13是本发明提供的通道一致性处理流程图;由于地理环境因素影响,必须对两 个环天线通道与单极子通道之间的幅度相位失配进行估计和自动校正,使=个天线通道的 方向响应尽可能保持理想特性。
[0066] 对来自交叉环、单极子天线的3个天线阵元的电压时间序列,采用先分距离、再分 频率的方法,经两次傅立叶变换得到复数频率谱,记为Vi ( O ),i = 1,2,3分别代表余弦环、 正弦环、单极子天线。考虑到环与单极子之间相位和幅度的不匹配,需要对Vi( ?)和V2( ? ) 分别乘W-个复修正因子和馬^2,其中ai和曰2分别表示两个环与单极子之间的幅度不 匹配因子,01和02表示相位不匹配因子。它们之间的关系满足下式:
[0068] 不同距离元对应的海洋回波多普勒谱在布拉格频率附近的谱点都满足上式,用最 小二乘法处理可W得到振幅不匹配因子。
[0069] 因为单极子天线是各向同性的,回波多普勒谱在布拉格频率附近的相位起伏很 小,其均值可W反映天线之间的相位不匹配情况,运样,需要对不同距离元、不同频率上的 互谱Vi( ? )V2^ ? )、Vi( ? )V3^ ? )的相角进行统计分析,取布拉格频率附近且信噪比较高 的互谱数据,采用平滑取中值的方法就可W得到相位修正因子。算法流程如图13所示。
[0070] 具体步骤如下:
[00川高能谱点筛选
[0072] 设第C个通道第m个距离元上的时间序列为
[0073] x:"(n)=d[c][m][n].n=(V..,N-l
[0074] 其中c = 0、l、2分别代表单极子、余弦、正弦天线通道,m为基本距离元编号,N为参 与相干积累的扫频脉冲数。对S个通道序列{培化)}
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