石油鉆井雷達(dá)收發(fā)前端設(shè)計(jì).pdf

1、石油鉆井雷達(dá)的研究對(duì)于礦產(chǎn)和地下探測(cè)具有國家戰(zhàn)略意義，基于沖激體制的石油鉆井雷達(dá)具有分辨率高兼穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)。論文主要圍繞著基于沖激體制的石油鉆井雷達(dá)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)展開設(shè)計(jì)，通過闡述石油鉆井雷達(dá)系統(tǒng)的特點(diǎn)和關(guān)鍵指標(biāo)的計(jì)算；研制石油鉆井雷達(dá)的沖激信號(hào)脈沖源，時(shí)變衰減接收機(jī)的射頻模塊，探索石油鉆井雷達(dá)成像技術(shù)。
　　研制低觸抖動(dòng)的沖激信號(hào)源；討論幾種常見的超寬帶信號(hào)數(shù)學(xué)形式、產(chǎn)生方法、以及頻譜分析；分析高斯信號(hào)在地質(zhì)的衰減特性與傳播特

2、性，用CST仿真各階高斯信號(hào)在地質(zhì)中對(duì)目標(biāo)散射特性；最終確定雷達(dá)系統(tǒng)的沖激信號(hào)源的數(shù)學(xué)模型。通過分析雪崩晶體管的雪崩效應(yīng)、雪崩電路工作機(jī)理與工作點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變換過程，在Marx電路基礎(chǔ)上研制一個(gè)低觸發(fā)抖動(dòng)的沖激信號(hào)脈沖源。通過理論計(jì)算Marx電路各個(gè)指標(biāo)，并用Orcad對(duì)Marx電路進(jìn)行仿真優(yōu)化。利用驅(qū)動(dòng)隔離電路與雪崩三極管設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路降低觸發(fā)抖動(dòng)，利用雪崩二極管與濾波器的構(gòu)造脈沖整形電路實(shí)現(xiàn)窄脈寬。選擇雪崩晶體三極管 FMMT415和雪崩

3、晶體二極管P4SMA540A研制沖激信號(hào)源在50歐姆的負(fù)載上實(shí)測(cè)峰值電壓為690 V、半峰值脈沖寬度為500 ps、觸發(fā)抖動(dòng)32 ps。
　　研制時(shí)變衰減接收機(jī)射頻前端；基于沖激信號(hào)在地質(zhì)中的傳輸特性和目標(biāo)的反射特性分析，計(jì)算整個(gè)石油鉆井雷達(dá)系統(tǒng)指標(biāo)，分析沖激體制雷達(dá)的特點(diǎn)。提出用MA4P7455研制時(shí)變衰減電路和低噪聲系數(shù)鏈路增加接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍與探測(cè)距離，合理分配整個(gè)接收機(jī)的指標(biāo)，利用ADS對(duì)整個(gè)鏈路進(jìn)行仿真優(yōu)化。時(shí)變衰減電路

4、的控制信號(hào)是由自舉電路與電壓跟隨器設(shè)計(jì)的三角波電路產(chǎn)生，這個(gè)三角波電路實(shí)現(xiàn)在50 ns-2 us可調(diào)的上升時(shí)間。整個(gè)時(shí)變衰減接收機(jī)的射頻前端工作帶寬是30 MHz-1 GHz、增益動(dòng)態(tài)范圍-15dB-53dB，增益模塊的噪聲系數(shù)0.82 dB，接收機(jī)噪聲系數(shù)3.6 dB；系統(tǒng)靈敏度-83.59 dBm。
　　成像算法上的研究主要是從對(duì)目標(biāo)的散射實(shí)驗(yàn)當(dāng)中得出目標(biāo)的反射信號(hào)數(shù)學(xué)函數(shù)形式固定、能量集中在300 MHz-800 MHz之間