[发明专利]面向大型结构形变监测的有源异频收发式微波雷达系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷达，特别是一种面向大型结构形变监测的有源异频收发式微波雷达系统。

背景技术

随着国家现代化建设事业的发展，大型建筑如桥梁，高楼等已成为保证人民正常生活、国民经济健康发展的基础设施，因此大型结构健康监测对于及时发现结构蜕变、保障其运行安全具有重要意义。由于位移形变能够从宏观层面反映结构的健康状况，因此位移形变监测是结构健康监测的重要内容。

利用电磁波在空间传播距离远，可以实现远距离测量；电磁波对雨雾霾有很好的穿透性能够适应恶劣的天气，从而实现全天候的监测；同时电磁波波束具有发散性，因此一个发射端可以对应多个接收端反射端，因此可以实现一对多的测量。微波雷达形变测量系统在结构健康监测存在巨大开发潜力。其中常见的用于结构健康监测的是多普勒雷达位移测量系统。但现目前的多普勒雷达测量系统具有以下缺点：

1、系统中发射天线和接收天线靠的比较近，接收天线不仅可以接收到目标反射回的微波，还能接收到发射天线泄漏的旁瓣的微波信号；在距离较远的回波信号较弱情况下，干扰非常严重，测量精度较低。

2、多路径反射：接收天线不仅可以接收目标反射回来的微波，还可以接收到目标周围其他物体或地面反射回的微波信号。测量精度偏低。

3、电磁波损耗：系统在目标处采用无源角反射器反射微波，而电磁波在空间的传播损耗较大，因此接收信号极其微弱，信噪比较低，测量距离受限。

4、不能进行多目标测量：鉴相单元只能解调2以内的相位差，当多个目标安装角反射器的时候，无法分辨不同的目标。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种面向大型结构形变监测的有源异频收发式微波雷达系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种面向大型结构形变监测的有源异频收发式微波雷达系统，包括射频信号源S₀、第一功分器12、第一环形器14、第一混频器16、第一解调器18、鉴相单元19、射频信号源S₁、第二功分器22、第二环形器24、第二混频器26、第二解调器28；

射频信号源S₀发出的微波信号经第一功分器12分成信号S_0t和信号S_0ref，信号S_0t经过第一环形器14由A组天线的第一天线单元发射，A组天线的第二天线单元接收A组天线的第一天线单元发射的信号，经第二环形器生成信号S_0re；

射频信号源S₁发出的向波信号经第二功分器22分成信号S_1t和信号S_1ref，信号S_1t经过第二环形器由A组天线的第二天线单元发射，A组天线的第一天线单元接收A组天线的第二天线单元发射的信号，经第一环形器14生成信号S_1re；

信号S_0ref和信号S_1re在第一混频器16中混频生成参考信号S_ref；

信号S_1ref和信号S_0re在第二混频器26中混频生成信号S_M，信号S_M被第二解调器28调频至微波频段，再经B组天线的第一天线单元发射，B组天线的第二天线单元接收第一天线单元发射的信号，经第一解调器18生成测量信号S_mea；

参考信号S_ref与测量信号S_mea经鉴相单元19后得到相位差，即可得到形变位移量。

进一步，还包括第一功率放大器13，第一功率放大器连接于第一功分器与第一环形器之间。

进一步，还包括第二功率放大器15，第二功率放大器连接于第一环形器与第一混频器之间。

进一步，还包括第三功率放大器23，第三功率放大器连接于第二环形器与第二功分器之间。

进一步，还包括第四功率放大器25，第四功率放大器连接于第二环形器与第二混频器之间。

进一步，还包括第一低通滤波器17，所述第一低通滤波器连接于第一混频器与鉴相单元之间。

进一步，还包括第二低通滤波器27，所述第二低通滤波器连接于第二混频器与第二调节器之间。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：