專利名稱：一種單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波測距儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是非接觸測試領(lǐng)域的一種用于工業(yè)測量、大地測量、航海、航空、航 天、宇宙探測、氣象探測及軍事領(lǐng)域測量距離的單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波測距儀。
背景技術(shù)：
測距技術(shù)是人類最基礎(chǔ)的測試技術(shù)。從日常生活、工業(yè)測量、大地測量、航海、航 空、航天、宇宙探測、氣象探測到軍事斗爭，無處不在，無時不用。現(xiàn)存的測距儀，按工作信號 物理性質(zhì)分，有超聲波測距儀、激光測距儀、電磁波測距儀等。雷達就是一種用途廣范的電 磁波(或激光，或超聲波)測距儀；按工作信號波形分，有單脈沖信號測矩儀、調(diào)制(調(diào)頻， 調(diào)幅)連續(xù)波信號測矩儀、雙頻(比相測距雷達)連續(xù)波信號測矩儀；按傳輸時間形成方法 分，有脈沖(首波)開關(guān)法、調(diào)制信號相位法、FFT比相法；按對傳輸時間的解析方法分，有 工作信號周期脈沖計數(shù)法、工作信號周期脈沖計數(shù)+相位法(即時間合成法)、標(biāo)準(zhǔn)時間計 數(shù)法?，F(xiàn)存各種測距方法的共同缺點是測量精度不高，且與工作信號頻率相關(guān)、抗干擾能力 差、信號處理復(fù)雜，雖然FFT比相測距技術(shù)使用現(xiàn)代各種數(shù)據(jù)處理方法使測量精度有所提 高，仍然不能滿足現(xiàn)代科技和軍事斗爭的需要。特別是隱形軍備出現(xiàn)后，用現(xiàn)存測距技術(shù)制 造的雷達幾乎完全對其無能為力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了使測量距離的測量精度提高、抗干擾能力增強，工作信號波 頻率范圍增寬，特提供一種單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波測距儀。為達到上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種單頻非調(diào)制 連續(xù)正弦波測距儀，是由波發(fā)射器、波發(fā)射電路板、波接收器、波接收電路板、信號處理板和 計算機組成，其結(jié)構(gòu)特征是波發(fā)射電路板由晶體振蕩器電路及分頻器電路串聯(lián)帶通濾波 器，再串聯(lián)功率放大器，最后串聯(lián)波發(fā)射器；波接收電路板由波接收器串聯(lián)前置放大器，再 串聯(lián)超窄帶帶通濾波器；波接收電路板的超窄帶帶通濾波器的輸出與波發(fā)射電路板的帶通 濾波器的輸出並聯(lián)接入信號處理板；信號處理板的傳輸時間相關(guān)分析器與解析時鐘發(fā)生器 電路並聯(lián)T/D轉(zhuǎn)換器，再串聯(lián)計算機。該測距儀的工作信號是電磁波或光波或聲波的一種。工作信號的頻率是各類型波 的全頻段頻率中的任一單頻正弦波。波發(fā)射電路板由晶體振蕩器產(chǎn)生高穩(wěn)定度的方波，經(jīng)分頻器和帶通濾波器濾波后 獲得純正弦波工作信號。該信號一部分作為參考信號送傳輸時間相關(guān)分析器，另一部分經(jīng) 功率放大器放大后送波發(fā)射器發(fā)射。發(fā)射波在媒質(zhì)中傳播，經(jīng)一定的傳輸時間到達波接收 器。波接收器將捕獲或感應(yīng)的工作信號送波接收電路板的前置放大器將波接收器輸出的微 弱信號放大，送超窄帶帶通濾波器濾除幾乎一切干擾信號后送傳輸時間相關(guān)分析器。傳輸 時間相關(guān)分析器將接收電踣板送入的信號，與發(fā)送電路板送入的參考信號進行相關(guān)分析， 求得傳輸時間。傳輸時間相關(guān)分析器輸出的其寬度與傳輸時間成正比的矩形脈沖信號送T/D轉(zhuǎn)換器。T/D轉(zhuǎn)換器將矩形脈沖信號的脈寬數(shù)字化后送計算機計算和處理求得波發(fā)射器 和波接收器之間的距離。本發(fā)明與現(xiàn)行波測距儀比較具有如下有益效果1)測量精度高，且其測量精度只 決定于對傳輸時間解析的時鐘頻率。因此，可以提高各種測距應(yīng)用(包括衛(wèi)星定位、宇宙探 測等)的測量精度水平。若工作信號采用電磁波，測量距離為地球同步衛(wèi)星一地面35786 千米，采用10，000ΜΗΖ時鐘解析，測量精度為士 1.5厘米。采用全光學(xué)原子鐘(一千萬億分 之一秒)解析，其測量精度僅為士0.00015毫米。若工作信號采用超聲波，測量距離為10 米，采用1000MC時鐘解析，其測量精度為士0. 0004mm ；2)工作信號波頻率范圍寬，電磁波可 以從超長波、長波到毫米波，直至光波。聲波可以從次聲波到幾百兆赫的高頻超聲波。3)測 量精度與工作信號頻率無關(guān)，也就是說，工作信號頻率為短波、中波、甚至長波所產(chǎn)生的測 量精度相同(1)可以提高雷達的反隱身技術(shù)水平。單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波雷達可方便地 針對敵方隱形武器選擇工作信號頻率，對電磁波吸收型隱形武器，可選用敵方隱形武器的 吸收頻段以外的頻率為工作信號頻率，對等離子屏蔽型隱形武器，可選用等離子隱形體反 射的頻率(例如短波)為工作信號頻率，單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波雷達將是現(xiàn)存各類電磁波 隱形武器的克星，將結(jié)束隱形武器橫行霸道，所向無敵的時代。(2)提高長波雷達，聲納系 統(tǒng)等的精度，開發(fā)新的探測手段。4)抗干擾能力強，由于是單頻、非調(diào)制、連續(xù)正弦波，可以 使用高選擇性超窄帶帶通濾波器濾除幾乎一切頻率干擾，即使在強電磁條件下亦能有效工 作，這也是現(xiàn)存的測距方法無法比擬的。采用本發(fā)明的測距技術(shù)，可設(shè)計各種類型普通測距 儀，或設(shè)計各類民用、軍用雷達及各種空間探測系統(tǒng)、定位系統(tǒng)。


圖1，單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波測距儀的結(jié)構(gòu)示意方框圖。圖2，為本測距儀中波發(fā)射電路板2的電結(jié)構(gòu)示意3，為本測距儀中波接收電路板4的電結(jié)構(gòu)示意圖。圖4，為本測距儀中信號處理板的電結(jié)構(gòu)框圖和計算機示意框圖。圖中所示1，波發(fā)射器；2，波發(fā)射電路板；3，波接收器；4，波接收電路板；5，傳輸 時間相關(guān)分析器；6，T/D轉(zhuǎn)換器；7，計算機；8，晶體振蕩器電路及分頻器電路；9，帶通濾波 器；10，功率放大器；11，前置放大器；12，超窄帶帶通濾波器；13，解析時鐘發(fā)生器電路。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)做進一步說明。根據(jù)圖1 圖4所示，波發(fā)射電路板2由晶體振蕩器電路及分頻器電路8，串聯(lián)帶 通濾波器9，再串聯(lián)功率放大器10，最后串聯(lián)波發(fā)射器1。波發(fā)射器1是電磁波發(fā)射天線或 超聲換能器；波接收電路板4，由波接收器3，串聯(lián)前置放大器11，再串聯(lián)超窄帶帶通濾波器 12。波接收電路板4的超窄帶帶通濾波器12的輸出與波發(fā)射電路板2的帶通濾波器9的 輸出並聯(lián)接入信號處理板；信號處理板由傳輸時間相關(guān)分析器5與解析時鐘發(fā)生器電路13 並聯(lián)T/D轉(zhuǎn)換器6，再串聯(lián)計算機7。本測距儀由波發(fā)射電路板2、波接收電路板4、信號處理板、波發(fā)射器1、波接收器3 和計算機7六部分組成。分別按照圖2、圖3和圖4的電路組裝成波發(fā)射電路板2、波接收電路板4和信號處理板。將波發(fā)射電路板2輸出信號的一部分接到波發(fā)射器1的輸入端， 另一部分接到信號處理板的一個輸入端。將波接收器3的輸出端接到波接收電路板4的輸 入端，波接收電路板4的輸出端，則與信號處理板的另一個輸入端相連。信號處理板輸出為 數(shù)據(jù)信號，通過接口連接到計算機7。 波發(fā)射器1與波接收器3是用同側(cè)同向布置，或用異側(cè)相向布置。同向布置，測量 波發(fā)射器1或波接收器2與波反射體之間的距離。相向布置，測量波發(fā)射器1與波接收器 2之間的距離。
權(quán)利要求
一種單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波測距儀，由波發(fā)射器、波發(fā)射電路板、波接收器、波接收電路板、信號處理板和計算機組成。其特征是波發(fā)射電路板(2)由晶體振蕩器電路及分頻器電路(8)串聯(lián)帶通濾波器(9)，再串聯(lián)功率放大器(10)，最后串聯(lián)波發(fā)射器(1)；波接收電路板(4)由波接收器(3)串聯(lián)前置放大器(11)，再串聯(lián)超窄帶帶通濾波器(12)；波接收電路板(4)的超窄帶帶通濾波器(12)的輸出與波發(fā)射電路板(2)的帶通濾波器(9)的輸出並聯(lián)接入信號處理板；信號處理板的傳輸時間相關(guān)分析器(5)與解析時鐘發(fā)生器電路(13)並聯(lián)T/D轉(zhuǎn)換器(6)，再串聯(lián)計算機(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波測距儀，其特征是工作信號是單頻、 非調(diào)制、連續(xù)正弦波信號，即純正弦波信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波測距儀，其特征是將波發(fā)射器(1) 發(fā)射的純正弦波信號與波接收器(3)收到的純正弦波信號同時送入傳輸時間相關(guān)分析器 (5)進行相關(guān)分析求得其寬度與波發(fā)射器(1)到波接收器(3)之間工作信號的傳輸時間成 正比的矩形脈沖，T/D轉(zhuǎn)換器(6)將矩形脈沖信號的脈寬數(shù)字化后，送計算機(7)計算和處 理求得波發(fā)射器和波接收器之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波測距儀，其特征是單頻非調(diào)制連續(xù) 正弦波測距儀工作信號是電磁波或光波或聲波的一種；工作信號的頻率是各類型波的全頻 段頻率中的任一單頻正弦波。
全文摘要
本發(fā)明涉及非接觸測試領(lǐng)域的一種單頻非調(diào)制連續(xù)正弦波測距儀。它的工作信號采用純正弦波，使測量精度提高、抗干擾能力增強。其技術(shù)方案是波發(fā)射電路板是由晶體振蕩器及分頻器串聯(lián)帶通濾波器，再串聯(lián)功率放大器，最后串聯(lián)波發(fā)射器；波接收電路板由波接收器串聯(lián)前置放大器，再串聯(lián)超窄帶帶通濾波器；超窄帶帶通濾波器與波發(fā)射板的帶通濾波器並聯(lián)接入信號處理板；信號處理板由傳輸時間相關(guān)分析器與解析時鐘發(fā)生器並聯(lián)T/D轉(zhuǎn)換器，再串聯(lián)計算機.。本測距儀的工作信號是純正弦波、精度高且精度與工作信號頻率無關(guān)的性質(zhì)可用于各類工業(yè)測量、大地測量、航海、航空、空間探測、無線電定位及軍事領(lǐng)域，將全面提高現(xiàn)行測距技術(shù)的水平。
文檔編號H03B28/00GK101995570SQ201010501850
公開日2011年3月30日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者茍陽明 申請人:茍陽明