【应用】物位计设计复杂?试试这款24G雷达收发芯片

2017-03-23 世强 沙河之西
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【摘要】相比于传统微波雷达物位计的设计难,调试难,现在大多采用高集成度的雷达收发芯片。24G集成收发芯片CHC2442是业界唯一采用砷化镓,硅锗双工艺的集成芯片,其集成了所有的微波射频器件,TX及RX直接做到50欧姆输出阻抗,使得物位计的设计和使用非常简单。


雷达物位计采用微波方式测量距离,可安装于各种金属、非金属容器或管道内,对液体、浆料及颗粒料的物位进行测量。适用于粉尘、温度、压力变化大,或危险液体存在的场合。雷达物位计对人体及环境均无伤害,还具有不受介质比重、不受介电常数变化影响的优点。从工作频率来看,雷达可分为微波雷达,低频雷达,导波雷达。 


三种雷达的特点及适用场景

导波雷达为接触式雷达,雷达频率较低,范围为500MHz~2GHz,电磁波沿导波电缆天线传播,测量时必须与被测物相接触,对安装空间要求较高。


低频雷达,采用6GHz左右的频率来做探测波,波束穿透力强,适用于特强蒸汽、粉尘的环境。


微波雷达,采用24GHz频率,波长短,精度高;天线尺寸小,其波束角也小,信号能量集中。


这些优点会带来如下好处:

1)波段短,散料的电磁波反射强度更大,即接收到的雷达信号更强,更易处理。

2)天线小,方向性好,尤其小罐中的多径反射效应远比低频雷达弱,接收的杂波信号小。

3)天线罩小,更容易安装和清理。


图1是雷达物位计安装示意图,图2是雷达波束宽度与探测距离关系图。


从下图中可以看出在安装时根据待测罐的形状,选择天线的波束角与安装位置是非常重要的,如果安装不当,就会造成回波不理想的情况,甚至形成误报。


在安装中有理论公式可以作为参考,其中W为波束宽度,H为探测距离,Ф为雷达天线的顶角。

W=2*Tan(∅⁄2)*H


           

图1:雷达安装示意图       


  

图2:雷达波束宽度与探测距离


24G集成收发芯片,让你的设计更简单

基于以上对比,很多物位计优先选择微波雷达。传统的微波雷达物位计,使用分离元件搭建系统,包括晶振,VCO,混频器,放大器,分频器等。多个微波器件之间要匹配,在PCB上的走线也极为讲究,设计复杂,调试难度大。


现在我们有了UMS24G集成收发芯片CHC2442,该芯片高度集成,其拓扑图如下,所有的微波射频器件都集成在一个芯片里面,并且TX及RX直接做到50欧姆输出阻抗。因此设计和使用非常简单。


 

             图3:CHC2442拓扑结构


该芯片是业界唯一采用砷化镓,硅锗双工艺的集成芯片,使得该芯片的输出功率,输入端噪声性能都是同类芯片中的最好的


CHC2442重要的特点如下:

发射功率13.5dBm

接收增益37dB

单边带噪声系数11dB(中频大于100KHz,射频增益最大)

VCO相噪 -90dBc/Hz@100KHz

温度范围-40℃到125℃

授权代理商:世强先进(深圳)科技股份有限公司
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  • zdr69909057 Lv8. 研究员 2018-11-27
    学习了,这几年雷达应用越来越多
  • terrydl Lv9. 科学家 2018-08-02
    学习
  • 海绵宝宝 Lv7. 资深专家 2018-06-22
    24GHZ的应用越来越多了
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