鉆孔雷達的接收機前端設計.pdf

1、鉆孔雷達作為探地雷達的一種，是工作于鉆孔中的雷達，廣泛應用在環(huán)境保護、資源勘測、考古挖掘等諸多領域。對于鉆孔雷達的研究對彌補我國在商用鉆孔雷達的研制、生產(chǎn)上的落后局面有著重要的意義。鉆孔雷達接收機作為雷達的重要組成部分，對于雷達的整體性能有著重要的影響，如何設計出高性能、低成本、易生產(chǎn)的鉆孔雷達接收機是鉆孔雷達研究的重要方面。
　　本文主要研究設計鉆孔雷達的接收機前端部分，包括限幅器、收發(fā)開關、可變增益放大器、采樣保持電路及相關控

2、制電路等幾個主要組成部分。首先根據(jù)系統(tǒng)要求對前端電路進行設計仿真、加工測試，然后針對實際應用中發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)問題對相關部分進行改進、完善，以滿足整個探地雷達的實用要求。
　　根據(jù)本鉆孔雷達的應用環(huán)境，雷達系統(tǒng)對于接收機部分提出如下指標要求：接收機工作頻率為60MHz~180MHz；要求接收機能夠處理脈沖寬度為6~10ns的脈沖信號，對每個脈沖信號采集8~10個取樣點；同時要求接收機能夠?qū)崿F(xiàn)0dB~60dB的可變增益，增益步進為10dB

3、；在60dB增益時系統(tǒng)的噪聲系數(shù)小于2.5dB。此外，還應包括保證接收機安全可靠工作的輔助電路。本文針對以上指標要求對接收機前端部分的設計進行了研究。
　　為了消除收發(fā)天線間直達波的影響，在接收機的最前端加入限幅電路以及高速切換的收發(fā)開關電路。限幅電路通過二極管抑制較大幅度的直達波，防止其對后續(xù)的開關電路以及放大器造成損毀。之后再通過收發(fā)開關將已經(jīng)削去峰值的直達波進行消除，達到保護電路的目的。
　　可變增益部分采用30dB，

4、20dB，10dB放大器通過開關轉(zhuǎn)換控制其接入電路的方式，來實現(xiàn)0dB~60dB的可變增益。此時要考慮放大器的電源通、斷控制，以免造成系統(tǒng)干擾甚至不穩(wěn)定。
　　系統(tǒng)采用等效采樣的方式，重復頻率為10kHz。采樣保持電路用兩級同步采樣來實現(xiàn)，第一級采用高速切換開關加保持電容的方式實現(xiàn)，切換開關的切換速度在皮秒級別，采樣后的信號保持時間在幾百納秒的級別；第二級用AD783采樣保持芯片，其采集時間可達200ns，其保持時間滿足10kHz