[发明专利]一种井中雷达步进频率可控模式信号源

说明书

本发明公开了一种井中雷达步进频率可控模式信号源，属于井中雷达测井系统的硬件组成单元。该信号源包括射频发射源与本振源两大块，分别用于产生发射信号与本振信号，且射频发射源与本振源由同步控制时钟来保证射频信号与本振信号的相参性。针对用于深度测井的步进频率体制的定向钻孔雷达系统中的信号源，本发明具有模式可控、ns级快速频率切换、可控步进值以及大的输出信号功率与宽的频率范围等优点。

技术领域

本发明属于井中雷达测井系统的硬件组成单元，主要运用于产生宽频带、大功率的步进频率雷达信号，输出步进值以及输出频率范围可以程控，输出模式可以在调频连续波、步进连续波、脉间步进频率波之间进行可控调整。一路产生射频信号，一路产生本振信号，共同组成信号源。

背景技术

随着人类对油、气等地下资源需求的日益增加，人们对地下探测技术的研究正在日趋增大。这就需要对资源分布和地质构造情况进行深入研究，而过高的实验成本，迫切需要一种高精确度、高效率的测井方法。井中雷达测井系统是将钻孔雷达应用于石油测井的产物，其工作机理是借助电磁波在地下土壤与岩层中传播进而探测电磁特性不连续的地质异常，在获得高分辨率的同时，可达到井周5～10m的探测距离，相较于传统测井方法2～3m的探测距离更远，因此成为国内外研究的热门。

目前绝大多数的钻孔雷达都属于冲击脉冲体制，但这种雷达很难兼顾高分辨率和远的探测距离的要求，而与之对应的频域步进体制雷达可以做到对高分辨率和高探测距离的要求，该体制雷达通过发射大功率、超宽带、小步进值的信号，当遇到电磁特性不连续的地下介质时其反射特性或者传输特性发生变化，最终再从反射波或者传输波形中通过脉压技术提取目标信息。该系统通过发射天线与接收天线组阵的方式来实现目标的定位，实验中地层介质对于雷达波的衰减量最大可达90dB，这就要求信号源具有极高的输出功率，且在频率变化的过程中保持输出功率的一致性。所以，发射源作为雷达发射系统中极关重要的部分，其性能的好坏对整个雷达系统的工作性能好坏具有至关重要的作用，因此需要合理的设计高性能的信号源以满足雷达系统的要求。

发明内容

本发明主要针对用于深度测井的步进频率体制的定向钻孔雷达系统中的信号源，其应该具有大的发射功率、宽的频带范围、小的步进频率值、小的设计体积以及可控的步进频率模式。综合以上特征，设计了一款具有模式可控、ns级快速频率切换、可控步进值以及大的输出信号功率与宽的频率范围。

本发明采用的技术方案为：

一种井中雷达步进频率可控模式信号源，该信号源包括：射频发射源与本振源两大块，分别用于产生发射信号与本振信号，且射频发射源与本振源由同步控制时钟来保证射频信号与本振信号的相参性。

所述本振源包括第一电源转换模块、第一高频时钟模块、第一DDS频综模块、第一射频增益调整模块以及第一主控单元模块；所述第一电源转换模块将输入电源转换为各个模块需要的电平值，实现对各个模块的供电功能；所述第一高频时钟模块接收来自第一主控单元模块的寄存器初始化指令，并产生第一高频时钟信号；所述的第一DDS频综模块根据第一主控单元模块发送的第一频率控制字FTW对第一高频时钟信号进行分频处理，产生所需调制模式的第一宽带步进频率信号；然后该第一宽带步进频率信号经第一放大器与第一数控衰减器组成的第一射频增益调整模块，实现对最终输出的各个电平信号的功率值调整；所述第一主控单元模块还实现对输出功率值的调整。