[发明专利]一种单频非调制连续正弦波测距仪

说明书

技术领域

本发明涉及的是非接触测试领域的一种用于工业测量、大地测量、航海、航空、航天、宇宙探测、气象探测及军事领域测量距离的单频非调制连续正弦波测距仪。

背景技术

测距技术是人类最基礎的测试技术。从日常生活、工业测量、大地测量、航海、航空、航天、宇宙探测、气象探测到军事斗争，无处不在，无时不用。现存的测距仪，按工作信号物理性质分，有超声波测距仪、激光测距仪、电磁波测距仪等。雷达就是一种用途广范的电磁波(或激光，或超声波)测距仪；按工作信号波形分，有单脉冲信号测矩仪、调制(调频，调幅)连续波信号测矩仪、双频(比相测距雷达)连续波信号测矩仪；按传输时间形成方法分，有脉冲(首波)开关法、调制信号相位法、FFT比相法；按对传输时间的解析方法分，有工作信号周期脉冲计数法、工作信号周期脉冲计数+相位法(即时间合成法)、标准时间计数法。现存各种测距方法的共同缺点是测量精度不高，且与工作信号频率相关、抗干扰能力差、信号处理复杂，虽然FFT比相测距技术使用现代各种数据处理方法使测量精度有所堤高，仍然不能满足现代科技和军事斗争的需要。特别是隐形軍备出现后，用现存测距技术制造的雷达几乎完全对其无能为力。

发明内容

本发明的目的是：为了使测量距离的测量精度提高、抗干扰能力增强，工作信号波频率范围增宽，特提供一种单频非调制连续正弦波测距仪。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单频非调制连续正弦波测距仪，是由波发射器、波发射电路板、波接收器、波接收电路板、信号处理板和计算机组成，其结构特征是：波发射电路板由晶体振荡器电路及分频器电路串联带通滤波器，再串联功率放大器，最后串联波发射器；波接收电路板由波接收器串联前置放大器，再串联超窄带带通滤波器；波接收电路板的超窄带带通滤波器的输出与波发射电路板的带通滤波器的输出並联接入信号处理板；信号处理板的传输时间相关分析器与解析时钟发生器电路並联T/D转換器，再串联计算机。

该测距仪的工作信号是电磁波或光波或声波的一种。工作信号的频率是各类型波的全频段频率中的任一单频正弦波。

波发射电路板由晶体振荡器产生高稳定度的方波，经分频器和带通滤波器滤波后获得纯正弦波工作信号。该信号一部分作为参考信号送传输时间相关分析器，另一部分经功率放大器放大后送波发射器发射。发射波在媒质中传播，经一定的传输时间到达波接收器。波接收器将捕获或感应的工作信号送波接收电路板的前置放大器将波接收器输出的微弱信号放大，送超窄带带通滤波器滤除几乎一切干扰信号后送传输时间相关分析器。传输时间相关分析器将接收电踣板送入的信号，与发送电路板送入的参考信号进行相关分析，求得传输时间。传输时间相关分析器输出的其宽度与传输时间成正比的矩形脉冲信号送T/D转換器。T/D转換器将矩形脉冲信号的脉宽数字化后送计算机计算和处理求得波发射器和波接收器之间的距离。

本发明与现行波测距仪比较具有如下有益效果：1)测量精度高，且其测量精度只决定于对传输时间解析的时钟频率。因此，可以提高各种测距应用(包括卫星定位、宇宙探测等)的测量精度水平。若工作信号采用电磁波，测量距离为地球同步卫星---地面：35786千米，采用10,000MHZ时钟解析，测量精度为±1.5厘米。采用全光学原子钟(一千万亿分之一秒)解析，其测量精度仅为±0.00015毫米。若工作信号采用超声波，测量距离为10米，采用1000MC时钟解析，其测量精度为±0.0004mm；2)工作信号波频率范围宽，电磁波可以从超长波、长波到毫米波，直至光波。声波可以从次声波到几百兆赫的高频超声波。3)测量精度与工作信号频率无关，也就是说，工作信号频率为短波、中波、甚至长波所产生的测量精度相同：(1)可以提高雷达的反隐身技术水平。单频非调制连续正弦波雷达可方便地针对敌方隐形武器选择工作信号频率，对电磁波吸收型隐形武器，可选用敌方隐形武器的吸收频段以外的频率为工作信号频率，对等离子屏蔽型隐形武器，可选用等离子隐形体反射的频率(例如短波)为工作信号频率，单频非调制连续正弦波雷达将是现存各类电磁波隐形武器的克星，将结束隐形武器横行霸道，所向无敌的时代。(2)提高长波雷达，声纳系统等的精度，开发新的探测手段。4)抗干扰能力强，由于是单频、非調制、连续正弦波，可以使用高选择性超窄带带通滤波器滤除几乎一切频率干扰，即使在强电磁条件下亦能有效工作，这也是现存的测距方法无法比拟的。采用本发明的测距技术，可设计各种类型普通测距仪，或设计各类民用、军用雷达及各种空间探测系统、定位系统。

附图说明