探地雷达接收机前端研制

• 作 者: 王亚平
• 机 构: 电子科技大学
• 出 处: 电子科技大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: 冲激脉冲探地雷达 接收机前端 可变增益 四管平衡采样门

无载波冲激脉冲体制的探地雷达因为形成脉冲比较简单、成本低廉、勘察速度快、无频域旁瓣干扰等特征,在商用探地雷达市场上应用极其广泛。探地雷达普遍用于水利气象、资源勘察、道路桥梁质量检测等诸多方面。研制出可靠性高、成本低的接收机对探地雷达的商业应用具有重要意义。本论文的主要内容及任务是研制探地雷达的接收机前端电路,包含限幅器、高速收发开关、无源带通滤波器、可变增益放大器、采样保持电路以及时序逻辑控制电路等。接收机前端各部分电路通过大量方案比较,仿真优化,加工装配、测试调试,圆满完成了研制工作。本论文研制接收机的技术参数为:频率范围60MHz~180MHz;接收机在脉宽为5ns~10ns的回波上等间距取样的点数不少于10个;有0dB~60dB以10dB为步进放大功能;最大增益时噪声系数不大于4.0dB。限幅器电路防止幅度较大的直达波对后级的放大器造成毁坏。高速收发开关将接收电路在发射期间断开以防止后级放大器饱和。可变增益放大器电路采用射频低噪声放大器与数控衰减器级联的方案,控制电路通过三线制SPI接口协议调节增益大小。设计的放大器总增益大于60dB,每个六位数控衰减器可以实现0 dB~31.5dB衰减。处理雷达回波信号用等效采样的方法,回波的重频是100kHz。由两级采样电路实现对信号的等效采样功能,前一级采用双极性脉冲触发四管平衡采样门电路,此时信号的保持时间接近微秒量级;后一级采用超高速采样保持芯片AD783,高于250ns的采样时间。经过实际测试,电路的性能符合设计预期需求。从实际测试的结果分析,可变增益放大器电路、系统的噪声系数、无源带通滤波器电路的实测数据基本符合设计预期。通过联合调试,接收机前端电路与雷达系统控制电路、数据采集电路配合良好,基本实现了系统对接收机提出的指标要求。