瞬态脉冲雷达成像测井系统接收机的研制

发布时间：2017-12-09 12:26

  本文关键词：瞬态脉冲雷达成像测井系统接收机的研制

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【摘要】：瞬态脉冲雷达成像测井系统属于探地雷达大家族的一员,是对钻孔雷达技术的拓展应用,采用单孔-反射模式对井周的孔隙裂缝进行勘测。较高的分辨率与较远的探测距离使其较传统的测井方法更具优势,因而成为当下的研究热点。接收机作为雷达系统接收处理信号的重要单元,极大地影响整个系统的性能,不同体制的雷达系统对接收机的要求不同,因而有必要对瞬态脉冲雷达成像测井系统的接收机进行研究。本课题设计的接收机捕获来自天线端的纳秒级时域窄脉冲信号,最终输出的是功率稳定的微秒级信号;为了实现系统的定向性,多个定向接收天线的信号需要接收机处理;由于钻孔内高温高压,要求接收机能够在高温环境下工作;地下媒质对电磁波的损耗很大,因而接收机需要很大的动态范围,以完成对近场大信号与远场小信号的接收;雷达成像系统从时域波形的幅度信息中提取目标信息,因而要求接收机增益可调,以获得最佳的时域回波信号。本文在系统研究瞬态脉冲雷达成像测井系统的结构原理以及接收机理论的基础上,分析钻孔雷达接收系统的信号特征,结合实验室和油田井场数据不断优化设计。设计的接收机包含通道调理单元、增益控制单元、等效采样单元三个模块:通道调理单元负责与接收天线匹配,对幅度过大的信号进行必要的限幅保护,同时负责四个通道间的切换;增益控制单元是整个接收机电路的主要部分,主要是对强度不同的信号进行不同程度的放大或者衰减,以满足后续的采样模块对信号电平的要求;等效采样单元基于顺序等效采样的原理对瞬态脉冲信号进行初步采样,将纳秒级脉宽的瞬态脉冲信号扩展到微秒级,等效采样速率1GHz/2GHz可选,降低了信号的频率,减小后级AD芯片的采样压力。设计过程中利用ADS仿真了部分单元电路,尤其对于顺序等效采样单元进行了较多的仿真;利用Altium Designer进行电路图与PCB绘制;利用Auto CAD设计了金属屏蔽腔体。最终研制出三型适应不同实验需求的瞬态脉冲雷达成像测井系统接收机。三型接收机具有类似的系统结构,因而文中主要对最新的接收机进行介绍,并对其性能进行测试分析。测试表明,最新版接收机的工作频率50MHz～500MHz,灵敏度-80d Bm,动态范围100d B,噪声系数4.6d B(最低可降至3d B),增益在-35d B～30d B间可调,增益步进量为5d B,能够在115°C的高温环境下工作。本文所设计的接收机已应用于瞬态脉冲雷达成像测井系统样机,利用系统样机开展的相关实验取得了较好的效果,表明接收机工作状态良好,能够满足瞬态脉冲雷达成像测井系统的工作要求,较好地实现了设计目标。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 张长春;张崇超;刘小军;;具有TVG功能的探地雷达接收机技术研究[J];电子测量技术;2012年06期

2 何苏勤;翟纯青;;VHF/UHF波段接收机动态范围问题研究[J];电子设计工程;2009年06期

3 梁志国;孟晓风;;采样抖动研究进展述评[J];测试技术学报;2009年03期

4 王正成;侯胜利;;3D定向钻孔雷达系统及应用[J];物探与化探;2007年01期

5 刘四新;曾昭发;徐波;;利用钻孔雷达探测地下含水裂缝[J];地球物理学进展;2006年02期

6 赵卫平,潘和平,李清松,骆淼;井中雷达应用进展[J];工程地球物理学报;2005年04期

7 曹鹏,陈宁,齐伟,李伟强,王彦,费元春;大动态宽带数字中频接收机的优化设计[J];北京理工大学学报;2004年04期

8 白冰,周健;探地雷达测试技术发展概况及其应用现状[J];岩石力学与工程学报;2001年04期

9 冯康年,张炳荣;接收机动态范围的扩展[J];电子对抗技术;1996年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 马春光;瞬态脉冲雷达成像测井及实验研究[D];电子科技大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王永刚;数字中频无线接收机的研究与设计[D];河北工业大学;2015年

2 周华;微波功率放大器线性化技术的研究[D];电子科技大学;2013年

3 张春艳;双极高斯脉冲信号源与朗缪尔三探针的研究[D];电子科技大学;2013年

4 唐剑明;关于钻孔雷达天线的研究[D];电子科技大学;2012年

5 张晓宇;应用于汽车防撞系统的冲击雷达发射机研究[D];电子科技大学;2012年

6 赵岩;钻孔雷达的接收机前端设计[D];电子科技大学;2012年

7 王枫;UHF频段无线收发模块的设计与实现[D];电子科技大学;2011年

8 严云锋;用于卫星导航系统射频芯片的时钟发生器的研究与设计[D];上海交通大学;2011年

9 郑丽;基于FPGA的便携式数字存储示波器设计[D];电子科技大学;2010年

10 陶锐;冲激脉冲探地雷达接收机技术的研究[D];大连理工大学;2006年

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本文编号：1270404