一种双频复合天线探地雷达制造技术

本发明专利技术双频复合天线探地雷达包括双频复合天线系统和双通道雷达主机，双频复合天线系统和双通道雷达主机通过综合电缆连接通信，双通道雷达主机装有系统软件，双频复合天线系统包括高频天线和低频天线，高、低频天线在双通道雷达主机中分别对应一通道，高、低频天线在双通道雷达主机中对应的两个通道电路共地；两天线在各自电路上进行屏蔽处理，双通道雷达主机包括双通道主机的时序控制模块、步进逻辑模块、延时逻辑及自检功能模块、触发脉冲整形模块及通道切换开关。系统软件包括文件管理、参数设置、预处理、数据处理、数据分析与解释及帮助。本发明专利技术解决了探地雷达在工程实践中探测深度和分辨率之间的矛盾，提高了探地雷达的探测质量和作业效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术双频复合天线探地雷达包括双频复合天线系统和双通道雷达主机，双频复合天线系统和双通道雷达主机通过综合电缆连接通信，双通道雷达主机装有系统软件，双频复合天线系统包括高频天线和低频天线，高、低频天线在双通道雷达主机中分别对应一通道，高、低频天线在双通道雷达主机中对应的两个通道电路共地；两天线在各自电路上进行屏蔽处理，双通道雷达主机包括双通道主机的时序控制模块、步进逻辑模块、延时逻辑及自检功能模块、触发脉冲整形模块及通道切换开关。系统软件包括文件管理、参数设置、预处理、数据处理、数据分析与解释及帮助。本专利技术解决了探地雷达在工程实践中探测深度和分辨率之间的矛盾，提高了探地雷达的探测质量和作业效率。【专利说明】一种双频复合天线探地雷达
:本专利技术涉及一种双频复合天线探地雷达。
技术介绍
:探地雷达(Ground-penetrating radar,简称GPR),是利用超高频脉冲电磁波探测地下目标的一种地球物理勘探方法，该方法是一种用于确定地下介质分布的电磁技术，在水文、环境、采矿和国防工程领域已得到广泛应用，其应用范围仍在不断扩大。探地雷达作为一种非破坏性探测手段，正被广泛应用于空洞、管道及地雷等地下目标的探测。在探测地下目标时，会遇到需要同时兼顾探测深度与目标分辨率的情况。选用中心频率较小的天线时，探测的深度较深，但其分辨率较低；选用中心频率较大的天线时，其分辨率较高，但其探测的深度较浅。因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。
技术实现思路
:本专利技术的目的是为了解决探地雷达在探测地下目标时，经常会遇到探测深度与目标分辨率之间的矛盾，提供了一种双频复合天线探地雷达，克服了地质探测时不能同时兼顾探测深度与目标分辨率的问题。本专利技术采用如下技术方案:一种双频复合天线探地雷达，其包括双频复合天线系统、双通道雷达主机、通信连接所述双频复合天线系统和双通道雷达主机的综合电缆及装设于所述双通道雷达主机中的系统软件，所述双频复合天线系统包括高频天线和低频天线,所述高、低频天线在双通道雷达主机中分别对应一个通道；所述双通道雷达主机包括上位机和下位机，所述上位机包括数字信号处理控制单元、数据存储单元、图像处理单元和显示单元，所述下位机包括时基控制模块、通道切换开关、第一通道电路和第二通道电路，所述通道切换开关在数字信号处理控制单元发出的通道切换信号的控制下切换第一、二通道电路的工作，所述时基控制模块基于时间上的分时工作机理来实现，由主时钟分频实现两个通道发射频率的最小公倍频率作为基频时钟，由所述最小公倍频率产生第一通道控制脉冲，由所述最小公倍频率取反产生第二通道控制脉冲，在第一和二通道控制脉冲的高电平时间内产生初始的触发信号，所述第一、二通道电路的原理相同，第一、二通道电路中任一电路包括步进逻辑控制模块、延时逻辑及自检功能模块、发射触发脉冲整形模块和接收触发脉冲整形模块，所述两个通道的步进逻辑控制模块分别对应控制高、低频天线，所述两个通道的步进逻辑控制模块分别为各自通道提供天线的发射触发信号和接收触发信号，并且在时序控制上，在时基控制模块的控制下，两个步进逻辑控制模块采用分时工作的模式，在通道切换信号的控制下，产生触发两个天线工作的两组互不干扰的发射触发和接收触发信号；所述高、低频天线接收机的信号经过解码得到的数据传给数字信号处理控制单元；数字信号处理控制单元控制数据存储单元存储数据，图像处理单元把来自数字信号处理控制单元的数据转换成显示单元所需的图像信号，传给显示单元。所述步进逻辑模块的控制部分包括复杂可编程逻辑器件，所述复杂可编程逻辑器件通过接收数字信号处理控制单元发送的参数命令，完成步进逻辑控制信号的输出，所述主时钟为复杂可编程逻辑器件提供时钟信号，主时钟输出的时钟信号经过电平转换电路得到时钟电平；所述复杂可编程逻辑器件输出的发射触发信号脉冲与时钟电平在发射触发脉冲整形模块中同步整形后得到Trig信号；所述复杂可编程逻辑器件输出的发射触发信号脉冲与时钟电平在接收触发脉冲整形模块中同步整形后得到信号，该信号经过延时逻辑及自检功能模块的延时处理后得到Step信号；所述复杂可编程逻辑器件输出延时逻辑及自检功能模块的延时控制命令；所述复杂可编程逻辑器件接收并上传来自延时逻辑及自检功能模块的延时自检结果，并向数字信号处理控制单元提供模数转换信号、触发天线发射探测脉冲的信号。所述第一、二通道电路的步进逻辑控制模块的地回路布线相对独立，且与双通道雷达主机的地回路为单点连接。所述延时逻辑及自检功能模块由电平可编程时延芯片实现，所述芯片输入信号的最高工作频率大于1.5GHZ ;所述触发脉冲整形模块采用CCD驱动芯片产生脉冲触发信号，延时后的差分信号经高速运放合成为单向脉冲信号，单脉冲经微波晶体管放大和变压器整形后，输出端脉冲信号。所述高、低频天线在双通道雷达主机中对应的两个通道的电路共地，所述两天线在各自的电路上进行屏蔽处理。所述高频天线的中心频率为400MHz，所述低频天线的中心频率为200MHz。所述高频天线是高频蝶形偶极子天线，所述低频天线是低频蝶形偶极子天线。本专利技术具有如下有益效果:本专利技术采用了双频复合超宽带探地雷达技术，通过将高频和低频的天线进行组合，并辅之配套的双通道主机系统及软件，从而有效解决探测深度与探测分辨率之间的矛盾，实现探地雷达在地质探测时对探测深度与分辨率的同时兼顾。【专利附图】【附图说明】:图1为双频复合天线探地雷达的系统原理框图。图2为双频复合天线的结构示意图。图3为时基电路原理框图。图4为步进逻辑模块原理图。图5天线振子的排列方式示意图。图6变形的蝶形偶极子天线示意图。【具体实施方式】:下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步的说明。请参照图1至图6所示，本专利技术双频复合天线探地雷达包括双频复合天线系统和双通道雷达主机，其中双频复合天线系统和双通道雷达主机通过综合电缆连接通信，双通道雷达主机装有配套的系统软件。其中双频复合天线系统包括高频天线和低频天线，高、低频天线在双通道雷达主机中分别对应一个通道，其中高、低频天线在双通道雷达主机中对应的两个通道的电路共地；两天线在各自的电路上进行屏蔽处理。双通道雷达主机包括上位机和下位机，上位机包括DSP (数字信号处理)控制单元、数据存储单元、图像处理单元和显示单元；下位机包括时基控制模块、通道切换开关、第一通道电路和第二通道电路；其中通道切换开关在DSP控制单元发出的通道切换信号的控制下切换第一、二通道电路的工作。其中时基控制模块是基于时间上的分时工作机理来实现的:由主时钟分频实现两个通道发射频率的最小公倍频率作为基频时钟；由所述最小公倍频率产生第一通道控制脉冲，由所述最小公倍频率取反产生第二通道控制脉冲；在第一和二通道控制脉冲的高电平时间内产生初始的触发信号。其中第一、二通道电路的原理相同，第一、二通道电路中任一电路包括步进逻辑控制模块、延时逻辑及自检功能模块、发射触发脉冲整形模块和接收触发脉冲整形模块；两个通道的步进逻辑控制模块分别对应控制高、低频天线。两个独立的步进逻辑控制模块分别为各自通道提供天线的Trig信号(发射触发信号)和Step信号(接收触发信号)，并且在时序控制上，在时基控制模块的控制下，两个步进逻辑控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双频复合天线探地雷达，其包括双频复合天线系统、双通道雷达主机、通信连接所述双频复合天线系统和双通道雷达主机的综合电缆及装设于所述双通道雷达主机中的系统软件，其特征在于：所述双频复合天线系统包括高频天线和低频天线，所述高、低频天线在双通道雷达主机中分别对应一个通道；所述双通道雷达主机包括上位机和下位机，所述上位机包括数字信号处理控制单元、数据存储单元、图像处理单元和显示单元，所述下位机包括时基控制模块、通道切换开关、第一通道电路和第二通道电路，所述通道切换开关在数字信号处理控制单元发出的通道切换信号的控制下切换第一、二通道电路的工作，所述时基控制模块基于时间上的分时工作机理来实现，由主时钟分频实现两个通道发射频率的最小公倍频率作为基频时钟，由所述最小公倍频率产生第一通道控制脉冲，由所述最小公倍频率取反产生第二通道控制脉冲，在第一和二通道控制脉冲的高电平时间内产生初始的触发信号，所述第一、二通道电路的原理相同，第一、二通道电路中任一电路包括步进逻辑控制模块、延时逻辑及自检功能模块、发射触发脉冲整形模块和接收触发脉冲整形模块，所述两个通道的步进逻辑控制模块分别对应控制高、低频天线，所述两个通道的步进逻辑控制模块分别为各自通道提供天线的发射触发信号和接收触发信号，并且在时序控制上，在时基控制模块的控制下，两个步进逻辑控制模块采用分时工作的模式，在通道切换信号的控制下，产生触发两个天线工作的两组互不干扰的发射触发和接收触发信号；所述高、低频天线接收机的信号经过解码得到的数据传给数字信号处理控制单元；数字信号处理控制单元控制数据存储单元存储数据，图像处理单元把来自数字信号处理控制单元的数据转换成显示单元所需的图像信号，传给显示单元。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付成群，王勇，王春和，郭杰，余勤，付称心，方涛，覃昕垚，谢力军，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32