[发明专利]应用于脉冲雷达和导波雷达上的测距方法及其控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化控制领域的脉冲雷达及导波雷达设备，特别涉及一种脉冲雷达及导波雷达设备上可采用的测距方法及其控制电路。

背景技术

目前，市场上的脉冲雷达和导波雷达物位仪表种类比较多，高精度雷达大多采用昂贵的调频连续波(FMCW)雷达方案，成本高，不易推广。普通雷达大多采用脉冲体制，使用两个晶体，用锁相环(PLL(Phase Locked Loop，相位锁相环)或DLL(Delay Locked Loop，延时锁相环))技术产生两路相参的信号，一路相参信号作为发射信号，另一路相参信号作为本振信号，反射信号经下变频后，进入A/D转换器，A/D转换器通过后续的处理得到测量的距离。但此种脉冲体制技术的不足之处在于测量精度依赖发射信号与本振信号的相参精度，精度低，一般为厘米或毫米级，以及需要较高速度的A/D转换器，并且大多数厂商对元器件的选择、生产工艺的要求都比较高，使得生产成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，提供一种低成本的、运行更稳定的脉冲雷达和导波雷达上的测距方法及其控制电路，所述方法包括以下步骤：

(1)利用单晶体振荡电路和直接数字频率合成模块产生两路高度相参信号，一路相参信号作为发射信号，另一路相参信号作为本振信号；

(2)智能控制系统提供一个脉冲发射开始信号，所述脉冲发射开始信号控制发射机从0相位差开始发送所述发射信号和所述本振信号；

(3)所述发射信号经天线发射和接收转换为反射信号，所述反射信号和所述本振信号经下变频处理后得到低频信号，将所述低频信号送入放大器进行放大，得到放大后的低频信号，将所述放大后的低频信号同时送入比较器和A/D转换器；

(4)所述A/D转换器将所述放大后的低频信号转换为数字信号，所述A/D转换器逐点描绘发射波波形和反射波波形，获取反射波位置和反射波幅度；

(5)所述智能控制系统根据所述反射波幅度自动设置一阈值电压，将所述阈值电压作为所述比较器的比较门槛电压；

(6)所述比较器接收所述放大后的低频信号的同时，当所述反射波的峰值大于所述比较门槛电压时，输出反射峰方波；

(7)所述智能控制系统使用频率源，一次或两次发射分别记录所述脉冲发射开始信号至所述反射峰方波前沿的频率源振荡周期数和所述脉冲发射开始信号至所述反射峰方波后沿的频率源振荡周期数；

(8)所述智能控制系统计算所述反射峰方波前沿的振荡周期数和所述反射峰方波后沿的振荡周期数的平均值，根据所述平均值得到所述脉冲发射开始信号和所述反射峰方波的时间差，从而测量出距离。

步骤(8)中的所述根据所述平均值得到所述脉冲发射开始信号和所述反射峰方波的时间差，从而测量出距离具体为：

根据所述平均值、脉冲的个数得到脉冲发射开始信号和反射峰方波的时间差，所述时间差与测量距离成正比。

步骤(7)中的所述频率源具体为晶体振荡器。

所述控制电路包括：单晶体振荡电路、直接数字频率合成模块、智能控制系统、发射机、天线、下变频模块、放大器、比较器和A/D转换器，

所述单晶体振荡电路和所述直接数字频率合成模块，产生高度相参的发射信号和本振信号；

所述发射机发送所述发射信号和所述本振信号；

所述天线，将所述发射信号发射和接收转换为反射信号；

所述下变频模块，对所述反射信号和所述本振信号进行下变频处理得到低频信号，并将所述低频信号送入所述放大器；

所述放大器，对所述低频信号进行放大滤波处理，得到放大后的低频信号，并将所述放大后的低频信号同时送入所述比较器和所述A/D转换器；

所述A/D转换器，将所述放大后的低频信号转换为数字信号，逐点描绘发射波波形和反射波波形，所述智能控制系统判断反射波位置和反射波幅度；

所述比较器，接收放大后的低频信号，当所述反射波的峰值大于所述比较门槛电压时，输出反射峰方波；

所述智能控制系统，对电路进行控制，并发出脉冲发射开始信号控制所述发射机从0相位差开始发送发射信号和本振信号；根据所述反射波幅度自动设置阈值电压，将所述阈值电压作为所述比较器的比较门槛电压；使用频率源，一次或两次发射记录所述脉冲发射开始信号至所述反射峰方波前沿的频率源振荡周期数和所述脉冲发射开始信号至所述反射峰方波后沿的频率源振荡周期数；计算所述反射峰方波前沿的振荡周期数和所述反射峰方波后沿的振荡周期数的平均值，根据所述平均值得到所述脉冲发射开始信号和所述反射峰方波的时间差，从而测量出距离。

所述频率源为晶体振荡器。