Clever Geek Handbook

Transmitter untuk FMCW GPR

Halo semuanya! Saya ingin berbagi sejarah saya mengembangkan pemancar untuk radar radiasi kicauan terus menerus dengan bandwidth sinyal 1000 MHz dan nonlinier dari perubahan frekuensi 10 -4 %. Pemancar seperti itu nantinya akan digunakan pada FMCW georadar (Frequency-Modulated Continuous Wave).





Pendahuluan memberikan informasi singkat tentang FMCW GPR dan merumuskan (memperkuat) persyaratan untuk pemancar, bagian selanjutnya menjelaskan tahapan pengembangan, pemodelan dan verifikasi eksperimental pemancar. Georadar itu sendiri juga telah dikembangkan dan sedang menjalani operasi uji coba. Jika ada minat yang besar pada artikel tersebut, artikel serupa tentang pengembangan antena dan GPR secara umum akan diposting.





pengantar

Radar penginderaan bawah permukaan (georadars) yang ada di pasaran sebagian besar merupakan radar impuls. Baru-baru ini, bagaimanapun, telah ada sejumlah laporan [1, 2, 3] tentang pengembangan georadars menggunakan radiasi sinyal kontinyu. Pada saat yang sama, baik secara teoritis maupun praktis, keuntungan dari radar radiasi kontinyu ditunjukkan [1, 4]:





  1. rentang dinamis georadar dengan radiasi kontinu lebih dari 20 dB lebih tinggi daripada rentang dinamis analog impuls (semua hal lain dianggap sama). Dalam praktiknya, ini berarti peningkatan kedalaman deteksi sebanyak 3 kali untuk target titik dan 4-5 kali untuk target linier yang diperluas;





  2. Dalam GPR dengan radiasi kontinu, dimungkinkan untuk menggunakan berbagai jenis antena (tidak hanya dipol atau dasi kupu-kupu), termasuk antena berpelindung dengan penguatan tinggi, dengan polarisasi melingkar (misalnya, spiral Archimedes). Penggunaan antena berpelindung dari jenis spiral Archimedes memungkinkan radiasi terkonsentrasi secara ketat ke bawah (ke arah tanah), tidak adanya lobus samping dan belakang mengurangi kerentanan GPR terhadap keberadaan pohon, pagar logam, dan objek "mengganggu" lainnya . Perlu dicatat di sini bahwa dalam hubungannya dengan beberapa antena, dekonvolusi perlu diterapkan untuk meningkatkan resolusi kedalaman (karena dering antena), mengorbankan rasio signal-to-noise.





  3. ( ), (, ). . , . FMCW , .





() .





FMCW FMCW (. 1). , . , . , ( ). , .   .





Ara. 1 - Diagram fungsional radar kicauan FMCW
. 1 – FMCW

FMCW ( , ). β€” FMCW , . 





, FMCW .





, , . , , . , FMCW RIMFAX Perseverance (150-1200) 10 [3]. Orfeus [2] (100-1000) ( ) 0,521,042.





RIMFAX, ORFEUS 1000 . 5 ( 9).





, , (100-1100).





FMCW , . 2 , 0% 0,5 %. . , 0,1 % [1].





Ara. 2 - Frekuensi ketukan dengan frekuensi pemancar nonlinier 0% dan 0,5%
. 2 – 0% 0,5%

, :





  1. – ;





  2. – (100-1100)





  3. – 0,1 %;





  4. 100 ( );





  5. – 10;





  6. – ;





  7. β€” 400 β€” 500;





  8. , , , , , ;





  9. β€” .





( 3) () . , , , , (), . F F , F>F>1100, (F-F)=1000. . ,  6,67 (150 ), (10-4-10-1).





, , , , , . , , ( ) :





(1-1001);





(10-1010);





(100-1100)  β€” ;





(1000-2000);





(2000-3000).





4   , . , 121 ( – 51 ), 0,0001% (0,1%).





Ara. 3 - Diagram fungsional pemancar yang dikembangkan
. 3 –
Ara. 4 - Mengubah frekuensi sinyal output pemancar tepat waktu
. 4 –
Ara. 5 - Derau fase pemancar pada frekuensi pembawa 1100 MHz pada offset (1-10000) kHz
. 5 – 1100 (1-10000)

5 , 1100 , (1-10000).





, , , , RG405 1 ( 6).





Ara. 6 - Diagram percobaan untuk mengevaluasi kualitas sinyal yang dibangkitkan oleh pemancar
. 6 – ,

- () - 100 48 . , – . GnuRadio.





320 (48*6,67), , , .





Ara. 7 - Spektrum sinyal yang sesuai dengan penundaan dalam panjang kabel 1 m
. 7 – , 1

7 , . , . 





7 , , , 100 . , 100 . , , ( FMCW β€” ), . - , , .





, . .





10010025 3, – 0,2, 30 . ., . , , FMCW , .





1,5 . . . , .





  1. D.J. Daniels, Ground penetrating radar, 2nd edition. The Institution of Electrical Engineers. London. 2004. 752 p.





  2. F. Parrini et. al., Β«ORFEUS GPR: a very large bandwidth and high dynamic range CWSF radarΒ»//Proceedings of the 13 International Conference on Ground Penetrating Radar, Lecce. Italy. 2010. pp. 1-5.





  3. Hamran et al, Β«RIMFAX: A GPR untuk misi penjelajah Mars 2020Β» // Lokakarya Internasional ke- 8 2015 tentang Advanced Ground Penetrating Radar (IWAGPR). Florence. Italia. 2015. hlm. 1-4.





  4. M. Pieraccini, "Perbandingan Kinerja Kebisingan Antara Gelombang Berkelanjutan dan Radar Penetrasi Tanah Pulsa Stroboskopik" // IEEE Geoscience dan Surat Penginderaan Jauh. vol. 15, tidak. 2. Feb. 2018. hlm. 222-226.







More articles:


All Articles