[实用新型]一种FMCW式微波测距系统的射频子系统

说明书

本实用新型公开了一种FMCW式微波测距系统的射频子系统，涉及微波技术领域，该射频子系统包括高线性度闭环信号发生电路、微控制器、环行电路、混频器、有源滤波电路和间歇式供电控制电路，频率合成器与压控振荡器作为核心组件组成闭环信号发生电路，有别于开环式的微波信号发生方式，采用闭环式的微波信号发生方式可以使得系统线性度大幅提高，所设计的混频器与有源滤波电路进一步提高了信噪比，使得测距精度可以达到更高；同时间歇式供电控制电路和散热结构的设计可以使得该系统在温度较高的工业应用环境中保持良好的可靠性。

技术领域

本实用新型涉及微波技术领域，尤其是一种FMCW式微波测距系统的射频子系统。

背景技术

非接触式测量仪表具有安装调试方便、成本低、测量精度高等突出优势，正在快速取代旧的接触式测量仪表。雷达式物位测量仪是一种较为典型的非接触式测量仪表，可以用于测量工业现场的液位或料位的高度。传统的雷达式物位测量仪基于脉冲式微波测距系统，具有结构简单、技术难度低以及成本低的优势，但是脉冲式微波测距系统的使用场合限制较多、易受干扰而且不适用大量程使用。作为改进，现在的雷达式物位测量仪会基于FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave，调频连续波)式微波测距系统，相对于脉冲式微波测距系统具有更好的性能和现场适应性，测量精度、抗干扰性和适应复杂应用环境的能力更强。

FMCW式微波测距系统不同于根据收发脉冲时间间隔来估算距离的脉冲式微波测距系统，其发射经过连续的三角波或锯齿波调制的射频信号并接收被反射信号，对发射的射频信号和接收到的被反射信号比对后得出距离数据。 FMCW式微波测距系统的测距精度与调制的发射信号的线性度紧密相关，常规的FMCW式微波测距系统采用开环工作方式，调制的发射信号的线性度表现不够优异，因此测距精度还有待进一步优化。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种FMCW式微波测距系统的射频子系统，该系统采用闭环式的信号发生方式，使得系统线性度大幅提高，从而提高测距精度，同时间歇式供电控制电路和散热结构的设计可以使得该系统在温度较高的工业应用环境中保持良好的可靠性。

本实用新型的技术方案如下：

一种FMCW式微波测距系统的射频子系统，FMCW式微波测距系统包括天线组件、信号处理子系统和射频子系统，射频子系统分别连接信号处理子系统和天线组件，该射频子系统包括：微控制器、闭环信号发生电路、环形电路、混频器、有源滤波电路以及间歇式供电控制电路，微控制器连接闭环信号发生电路，闭环信号发生电路分别连接环形电路和混频器，环形电路连接混频器，环形电路还用于连接天线组件，混频器连接有源滤波电路，有源滤波电路用于连接信号处理子系统；微控制器连接并控制间歇式供电控制电路，间歇式供电控制电路连接闭环信号发生电路并为闭环信号发生电路、环形电路、混频器以及有源滤波电路供电；

闭环信号发生电路包括频率合成器、无源滤波器、压控振荡器和晶体振荡器，压控振荡器内置分频器，晶体振荡器连接频率合成器，频率合成器连接无源滤波器，无源滤波器连接压控振荡器，压控振荡器内置的分频器连接频率合成器形成闭环结构，频率合成器用于连接微控制器，压控振荡器用于连接环形电路和混频器。

其进一步的技术方案为，环形电路包括环形器、第一功分器、第二功分器、第三功分器和负载器件，环形器分别连接第一功分器和第二功分器，第一功分器分别连接第三功分器和负载器件，第二功分器连接第三功分器并用于连接天线组件，第三功分器用于连接混频器，环形器用于连接压控振荡器。

其进一步的技术方案为，微控制器采用型号为STM8S003F3T6的单片机。

其进一步的技术方案为，射频子系统承载在PCB板上，PCB板在频率合成器的设置位置处开设导热过孔，金属散热块固定在PCB板的导热过孔处对频率合成器进行散热。

本实用新型的有益技术效果是：