耦合雷达制造技术

一种在吸收性物体内进行成像的方法，包括：将发射天线和接收天线放置成紧邻所述物体的表面；从所述发射天线将电磁脉冲发射到所述物体中；以及在所述发射天线发射所述脉冲的同时在所述接收天线处接收接收信号；其中，所述发射和接收包括以下步骤：a)设置接收信号强度的阈值水平；b)发射一个或多个脉冲；c)将针对所述一个或多个脉冲的所述接收信号与所述阈值水平进行比较；d)改变所述阈值水平；e)重复步骤b)、c)以及任选地d)一次或多次。由于不存在任何慢多位ADC，所以此安排可以以极高的速度运行。耦合雷达应用需要非常高的采样速率，并且如果要同时接收来自深度的强直接路径信号和更弱信号，则需要高动态范围。比较器实际上用作1位ADC将进入信号量化成两个水平。其可以高速运行并且因此提供信号处理所需的时间分辨率。所述比较阈值是可调整的，即，所述量化水平是可调整的。这提供了使耦合雷达应用成为可能的高动态范围。

Coupled radar

A method of imaging in an absorbent object, including: placing the transmitting antenna and receiving antenna into the surface of the object closely adjacent to the object, transmitting the electromagnetic pulse from the transmitting antenna to the object, and receiving the received signal at the receiving antenna while the transmitting antenna is transmitting the pulse; The transmission and reception include the following steps: a) setting the threshold level of the received signal intensity; b) transmitting one or more pulses; c) comparing the received signal to the one or more pulses with the threshold level; d) changing the threshold level; E) repeating step b), c), and optional d) one or more times. . Since there is no slow multi bit ADC, this arrangement can run at a very high speed. Coupled radar applications require very high sampling rates, and a high dynamic range is required if a strong direct path signal and a weaker signal are to be received at the same time. The comparator is actually used as a 1 bit ADC to enter the signal quantized to two levels. It can run at high speed and thus provide the time resolution required for signal processing. The comparison threshold is adjustable, that is, the quantization level is adjustable. This provides a high dynamic range for the application of coupled radar.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耦合雷达
本专利技术涉及用于耦合雷达的方法和设备。具体地，本专利技术涉及可以在短距离内使用的耦合雷达。
技术介绍
许多材料强烈地吸收射频(RF)电磁(EM)辐射。此类材料可以被称为强吸收性材料。当雷达用于此类材料时，大多数入射能量被背向散射并且仅少量的辐射穿透材料。进入材料的波通常也会迅速被减弱。材料的此性质对传统雷达使用(如飞机探察以及监测)有重大影响，因为其使强吸收性材料(如金属)将RF波反射回雷达单元，在所述雷达单元处，所述强吸收性材料可以被检测到。由于此原因，限制了吸收性材料内的雷达成像。用于远处的吸收性材料物体的EM波将在空气-材料边界处被强烈反射。不足的能量穿透材料以产生从物体的内部可检测的反射信号，所述可检测的反射信号可以披露关于物体的内部的信息。通常，约75％或更多的入射能量在表面处被反射。为了避免反射问题，可以将EM源天线和接收天线放置成靠近吸收性材料表面。当天线与材料表面之间的距离小于四分之一波长时，发生RF耦合，来自空气-物体边界的反射大大降低，并且根据耦合材料的导电性，进入吸收性材料的发射增强。针对高导电(高损耗)材料，可能有必要插入具有类似介电(介电常数)性质的低损耗(低导电性)材料层，从而避免无功近场中的能量损耗。此层可以粘接到天线上，但还可以应用其他安排。针对间隔层的最佳位置，固定在天线上通常是最好的。可以使用固体和柔软件(例如，流体填充袋)两者。此效应用于探地雷达(GPR)中以对深层地下进行成像(例如用于地质勘测、考古调查、埋藏的给水管/管道的识别等)。大多数雷达系统在近距离处遭受问题。对于更远距离的雷达检测系统来说，这通常不是问题，但对于耦合雷达实现来说，近距离变得更受关注。由于存在从发射天线沿着吸收性介质的表面到接收天线的强直接路径，所以范围被限制在离天线的最小距离。由于通常调整接收电路以检测来自深度的弱背向散射信号(并且动态范围不能足够大到一次检测弱和强背向散射信号两者)，所以此强直接路径信号使接收电路饱和，从而防止其他信号检测。一旦饱和，接收电路就需要时间回到正常检测状态。因此，来自较浅深度的反射是不可检测的。此问题的正常解决方案是简单地关闭接收电路直到发射电路完成了发射。当完成发射时，开启接收电路。一旦接收电路启动并且运行，就可以开始对反射波的检测。这针对传统雷达建模中的检测设置了最小距离。根据雷达架构和应用，受限的短距离性质可能不是问题。然而，由于外露材料的导电性质，所以多个近距离雷达应用受到强电磁吸收的限制。增加在吸收性材料内的距离将使信号减弱，因此防止感测和成像两者，而由于发射干扰背向散射信号，所以短距离检测是不可能的。因此，有用范围在两端处被压缩。因此，必须非常小心以使信号损失最小化并且实现高灵敏度。
技术实现思路
根据一个方面，本专利技术提供了在吸收性物体内进行成像的方法，包括：将发射天线和接收天线放置成紧邻所述物体的表面；从所述发射天线将电磁脉冲发射到所述物体中；以及在所述发射天线发射所述脉冲的同时在所述接收天线处接收接收信号；其中，所述发射和接收包括以下步骤：a)设置接收信号强度的阈值水平；b)发射一个或多个脉冲；c)将针对所述一个或多个脉冲的所述接收信号与所述阈值水平进行比较；d)改变所述阈值水平；e)重复步骤b)、c)以及任选地d)一次或多次。根据另一个方面，本专利技术提供了一种耦合雷达装置，包括：发射天线，所述发射天线适合放置成邻近吸收性材料的表面；接收天线，所述接收天线适合放置成邻近吸收性材料的表面；脉冲发生器，所述脉冲发生器被安排成从所述发射天线将电磁脉冲发射到所述物体中；以及接收器，所述接收器被安排成在所述脉冲发生器发射所述脉冲的同时在所述接收天线处接收接收信号；处理器，所述处理器可操作地连接至所述脉冲发生器和所述接收器，其中，所述处理器被安排成执行以下步骤：a)设置接收信号强度的阈值水平；b)发射一个或多个脉冲；c)将针对所述一个或多个脉冲的所述接收信号与所述阈值水平进行比较；d)改变所述阈值水平；e)重复步骤b)、c)以及任选地d)一次或多次。部分地由于不存在任何慢多位ADC，所以上述方法和装置可以以极高的速度运行。用于对进入信号进行采样的通常方法是使用具有足够分辨率(即，足够数量的位)的ADC来足够详细地记录进入信号水平以使接收信号能够被处理和分析。例如，8位ADC可以将进入信号确定为256个不同水平中的任何一个，而4位ADC只能区分16个不同信号水平。制作具有高分辨率的高速ADC是很难(并且很昂贵)的。要求的水平数越高，ADC的制作越困难并且越昂贵。因此，无法很好地协调速度和动态范围；如果ADC以所述速度运行，则必须减小动态范围。在耦合雷达应用中，由于介质内EM波的速度而需要非常高的采样速率。同时，如果要同时接收、检测并且区分来自深度的强直接路径信号和更弱信号，则需要高动态范围。本专利技术使用比较器来将进入信号与阈值水平进行比较。这实际上是简单地将进入信号量化成两个水平的1位ADC：高于阈值和低于阈值(其可以用符号(即正号和负号)来表示)。简单比较器可以高速运行并且因此可以提供信号处理所需的时间分辨率。同时，根据本专利技术，比较器将其与信号进行比较的阈值是可调整的(即，量化水平是可调整的)。这提供了使耦合雷达应用成为可能的高动态范围。比较器的阈值可以由DAC提供，所述DAC具有对应于大采样分辨率的大量输出水平(例如，8位或更高)。通过在改变阈值水平的同时执行重复测量，可以在大量采样水平下进行测量(提供信号强度的分辨率)，同时通过使用简单(高速)比较器来及时保持分辨率。如果正接收来自非常浅的深度的接收信号，则可能有来自单个发射脉冲的足够的接收信号强度，所述单个发射脉冲仍然可以在噪声水平以上检测到。因此，一旦已经发现了区分接收信号与噪声的合适阈值，就立即进行进一步处理以分析接收信号。然而，在许多情况下，由于介质中的高吸光度，所以接收信号将被高度减弱并且可能低于来自其他干扰信号的噪声水平。在此情况下，可以累积足够快速地进行的重复测量(与正在检查的任何对象/界面的移动速度相关)，从而使得不相关的噪声平均被消除，而信号平均相加。因此，优选地在步骤d)中改变阈值之前重复上述步骤b)和c)至少一次。可以在步骤d)中改变阈值之前重复步骤b)和c)至少100次。可替代地，可以在步骤d)中改变阈值之前重复步骤b)和c)很多次(例如，至少1000次)。确实，更多的重复有利于提供更强的累积信号，并且因此在接收信号中可以累积数万/数十万甚至上百万或更多的脉冲以增加可靠性(处理增益)。优选地，累积足够的脉冲以使接收的背向散射信号水平显著高于噪声水平。用于每次测量的脉冲的数量限制了雷达的时间/时序响应(即，限制其帧速率)。为了准确地检测散射体，散射体在连续帧之间不能移动太多并且这因此限制了每帧的脉冲的数量。在给定阈值的每次测量提供了关于与所述阈值水平相关的信号的信息。优选地，在步骤d)中对阈值的改变改变了一组阈值当中的阈值。所述组中的阈值对应于信号中的兴趣值，即与期望知道接收信号的水平相关的参考水平。通过在多个不同阈值处进行多次测量并且累积在每次测量时收集的信息，可以建立关于接收信号的更多细节。可以以任何顺序对多个阈值水平进行采样。在许多便利实施例中，按升序或降序对多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在吸收性物体内进行成像的方法，包括：将发射天线和接收天线放置成紧邻所述物体的表面；从所述发射天线将电磁脉冲发射到所述物体中；以及在所述发射天线发射所述脉冲的同时在所述接收天线处接收接收信号；其中，所述发射和接收包括以下步骤：a)设置接收信号强度的阈值水平；b)发射一个或多个脉冲；c)将针对所述一个或多个脉冲的所述接收信号与所述阈值水平进行比较；d)改变所述阈值水平；e)重复步骤b)、c)以及任选地d)一次或多次。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.14 GB 1514520.41.一种在吸收性物体内进行成像的方法，包括：将发射天线和接收天线放置成紧邻所述物体的表面；从所述发射天线将电磁脉冲发射到所述物体中；以及在所述发射天线发射所述脉冲的同时在所述接收天线处接收接收信号；其中，所述发射和接收包括以下步骤：a)设置接收信号强度的阈值水平；b)发射一个或多个脉冲；c)将针对所述一个或多个脉冲的所述接收信号与所述阈值水平进行比较；d)改变所述阈值水平；e)重复步骤b)、c)以及任选地d)一次或多次。2.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤d)中改变所述阈值之前重复步骤b)和c)至少一次。3.如权利要求2所述的方法，其中，在步骤d)中改变所述阈值之前重复步骤b)和c)100次以上。4.如权利要求3所述的方法，其中，在步骤d)中改变所述阈值之前重复步骤b)和c)1000次以上。5.如前述任一权利要求所述的方法，其中，在步骤d)中对所述阈值水平的所述改变扫过最小阈值与最大阈值之间的阈值的范围。6.如权利要求5所述的方法，其中，在步骤d)中对所述阈值水平的所述改变扫过在一个方向上的阈值的范围，之后紧接着是相反方向上的扫过。7.如前述任一项权利要求所述的方法，其中，在一系列时间点对所述接收信号进行采样并且将这些采样各自与所述阈值水平进行比较。8.如权利要求7所述的方法，其中，计数器阵列具有针对所述系列中每个采样时间的元件，并且其中，每当将对应于所述采样时间的接收信号与阈值进行比较时，对应于所述采样时间的所述阵列元件根据所述比较的结果变化。9.如前述任一项权利要求所述的方法，其中，在步骤e)之后，信号处理用于从所述接收信号数据中减去直接路径信号分量。10.一种耦合雷达装置，包括：发射天线，所述发射天线适合放置成邻近吸收性材料的表面；接收天线，所述接收天线适合放置成邻近吸收性材料的表面；脉冲发生器，所述脉冲发生器被安排成从所述发射天线将电磁脉冲发射到所述物体中；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔·斯韦勒·朗德，
申请(专利权)人：诺韦尔达公司，
类型：发明
国别省市：挪威,NO