一种地质雷达制造技术

本发明专利技术提供了一种地质雷达，包括：处理器，用于控制地质雷达工作；雷达发射机，与处理器连接，用于发射雷达波；发射天线，与雷达发射机连接，用于发射雷达波；接收天线，用于接收经反射的雷达波；以及，雷达接收机，与接收天线连接，用于对接收天线接收的雷达波进行处理，地质雷达还包括波束偏折器，用于将发射天线发射的雷达波偏折。本发明专利技术的地质雷达，由于采用了波束偏折器，使得由发射天线发射的雷达波偏折，进而使得雷达波向更大的范围发射，进而使得该地质雷达能够探测更大范围内的地质情况。根据本发明专利技术的地质雷达还采用了波束汇聚器，其可用于汇聚从地下返射的雷达波，进而使得接收天线能够获得更大范围的雷达波，以便更精确地获知地下情况。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种雷达，特别是涉及一种地质雷达。
技术介绍
随着微电子技术的迅速发展，现在的探地雷达设备早已由庞大、笨重的结构改进为现场适用的轻便工具。目前，已推出的商用探地雷达有美国地球物理探测设备公司(GSSI)的SIR系列，微波联合公司(M/A-Com，Inc.)的Terrascan MK系列，日本应用地质株式会社(0Y0公司)的GE0RADAR系列，加拿大探头及软件公司(SSI)的PulseEKKO系列，瑞典地质公司(SGAB)的RAMAC钻孔雷达系统等。这些商用的探地雷达所使用的中心工作频率在10 1000MHz范围，时窗在O 20000ns。据报道，根据不同的地质条件，地面系列的探测深度约在30 50m，分辨率可达数厘米，深度符合率小于±5cm。探测的分辨率问题， 是指对多个目的体的区分或小目的体的识别能力。概括地说，这个问题决定于脉冲的宽度，即与脉冲频带的设计有关。频带越宽，时域脉冲越窄，它在射线方向上的时域空间分辨能力就越强，或可近似地认为深度方向的分辨率高。分辨率问题，尚应包含水平空间方向上的区分性概念。这个分辨能力，在很大程度上决定于介质的吸收特性。介质吸收越强，目的体中心部位与、边缘部位的反射能量相对差别也越大，水平方向的分辨能力相对也就较强。分辨率还与地下各个方向上脉冲波的能量分布情况，即天线的方向图有关。然而现有技术中的地质雷达在水平方向的分辨能力相对有限，使得地质雷达的工作效率低下，不利于大范围的地质探测。而且，现有技术中的地质雷达，存在由于地下反射雷达波较弱而未能接收到反射雷达波，致使探测结果不准确的缺点。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种地质雷达，其包括处理器，用于控制所述地质雷达工作；雷达发射机，与处理器连接，用于发射雷达波；发射天线，与雷达发射机连接，用于发射雷达波；接收天线，用于接收经反射的雷达波；以及，雷达接收机，与接收天线连接，用于对接收天线接收的雷达波进行处理，其中，地质雷达还包括波束偏折器，用于将发射天线发射的雷达波分成多束子雷达波。在本专利技术的一种优选实施方式中，地质雷达还包括波束汇聚器，用于将经反射的雷达波汇聚指向接收天线。在本专利技术的一种优选实施方式中，波束汇聚器为超材料波束汇聚器。在本专利技术的一种优选实施方式中，超材料波束汇聚器包括基板以及附着在所述基板上的多个人造微结构，基板的等效折射率在第一方向上相同，在第二方向上由基板的两侧向基板的中间逐渐变大。在本专利技术的一种优选实施方式中，波束偏折器为超材料波束偏折器。在本专利技术的一种优选实施方式中，超材料波束偏折器包括基板以及附着在所述基板上的多个人造微结构，且基板的等效折射率在第一方向上相同，在第二方向上由基板的中间向基板的两侧逐渐变小。本专利技术的地质雷达，由于采用了波束偏折器，使得由发射天线发射的雷达波分裂成多个子雷达波，进而使得多个子雷达波向更大的范围发射，进而使得该地质雷达能够在水平方向上探测更大范围内的地质情况。根据本专利技术的地质雷达还采用了波束汇聚器，其可用于汇聚从地下返回的子雷达波，进而使得接收天线能够获得更多的雷达波，以便更精确地获知地下情况。附图说明图I是本专利技术的地质雷达100的结构图；图2是根据本专利技术的波束偏折器140的结构图，以及波束经过其后的传播情况；以及图3是根据本专利技术的波束汇聚器150的结构图，以及波束经过其后的传播情况。 图4示出了波束通过根据图2中所示的超材料波束偏折器140后波束的传播情况； 图5示出了根据本专利技术的波束汇聚器150的具体结构； 图6示出了根据本专利技术的波束汇聚器150的另一种具体结构； 图7示出了波束通过根据图5中所示的超材料波束汇聚器150后波束的传播情况； 图8示出了多个人造微结构220的具体结构； 图9示出了人造微结构220的其他的几何形状。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。图I是根据本专利技术的地质雷达100的结构图。参考图I，本专利技术的地质雷达100包括处理器110，用于控制地质雷达工作；雷达发射机120，与处理器110连接，用于发射雷达波；发射天线130，与雷达发射机120连接，用于发射雷达波；接收天线160，用于接收经反射的雷达波；以及，雷达接收机170，与接收天线160连接，用于对接收天线160所接收的雷达波进行处理，其中，根据本专利技术的地质雷达100还包括波束偏折器140，用于将发射天线130所发射的雷达波偏折；波束汇聚器150，用于将经反射的雷达波汇聚指向接收天线160。在本专利技术的实施方式中，处理器110用于控制地质雷达100的正常运行，包括控制雷达发射机120发射雷达波，控制雷达接收机170接收由接收天线160接收的雷达波，并对接收到的信号进一步处理，并据此判断地下地质情况。本专利技术的处理器110可以是工业计算机、单片机或是可编程逻辑器件等。在本专利技术的实施方式中，雷达发射机120与处理器110电连接，受处理器110控制来产生雷达波。雷达发射机120所产生的雷达波的工作频率在10 1000MHz范围内。该频段的雷达波适用于探测地质条件。发射天线130，与雷达发射机120电连接，用于将雷达发射机120产生的雷达波发射。该天线可以是反射面天线、透镜天线、喇叭天线、介质天线、漏波天线、微带天线、相控阵列天线等。在本专利技术的地质雷达100中，还包括波束偏折器140，更具体而言，该波束偏折器140为超材料波束偏折器。该波束偏折器140将发射天线130所发射的雷达波偏折，并向地下发射，使得该地质雷达发射的雷达波能够覆盖更大的范围，以便探测地下更大范围内的地质情况。图2示出了根据本专利技术的超材料波束偏折器140的具体结构。由图2可见，根据本专利技术的超材料波束偏折器140包括基材210以及附着在所述基板上的多个人造微结构220。基材210采用介电绝缘材料制成，在本实施方式中，基材210采用聚四氟乙烯制成。基材210上设置有多个人造微结构220，这些人造微结构220通过光刻、蚀刻等工艺，将人造微结构220附着在基材210上。由超材料技术可知，通过调整人造微结构220的几何形状、尺寸及其在基材210上的分布，可以调整整个超材料波束偏折器140上各处的等效介电常数及等效磁导率。当人造微结构220采用相同的几何形状时，例如本实施方式中的“I”字形时，如果超材料波束偏折器140上某处人造微结构220的尺寸越大，则该处的等效介电常数及等效磁导率越大。由图2中可见，在图中的X轴方向上，人造微结构220的尺寸不变。由于人造微结构220的尺寸在X轴方向上大小相同，那么使得在超材料波束偏折器140上与X轴平行的直线上各处的等效介电常数及等效磁导率相同，并且由于材料的折射率与其介电常数及磁 导率存在如下关系n=k士XM ,其中k为比例系数,其取值可以是正负I, ε为材料的介电常数，u为材料的磁导率，使得在超材料波束偏折器140上与X轴平行的直线上各处的折射率相同。同理，由图2可见，在Y轴方向上，中间部分的人造微结构220的尺寸最小，人造微结构220的尺寸沿着Y轴向两边逐渐变大，并且在距离中间部分相同距离处的人造微结构220的尺寸相同，使得在超材料波束偏折器140上与Y轴平行的直线上各处的等效介电常数及等效磁导率由中间部分向两侧部分逐渐变大，中间部分的等效介电常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地质雷达，包括：处理器，用于控制所述地质雷达工作；雷达发射机，与处理器连接，用于发射雷达波；发射天线，与所述雷达发射机连接，用于发射所述雷达波接收天线，用于接收经反射的所述雷达波；以及雷达接收机，与所述接收天线连接，用于对所述接收天线接收的所述雷达波进行处理，其特征在于，所述地质雷达还包括波束偏折器，用于将所述发射天线发射的所述雷达波分成多束子雷达波。

【技术特征摘要】
1.一种地质雷达，包括 处理器，用于控制所述地质雷达工作； 雷达发射机，与处理器连接，用于发射雷达波； 发射天线，与所述雷达发射机连接，用于发射所述雷达波 接收天线，用于接收经反射的所述雷达波；以及 雷达接收机，与所述接收天线连接，用于对所述接收天线接收的所述雷达波进行处理，其特征在于，所述地质雷达还包括波束偏折器，用于将所述发射天线发射的所述雷达波分成多束子雷达波。2.根据权利要求I所述的地质雷达，其特征在于，所述地质雷达还包括波束汇聚器，用于将经反射的所述雷达波汇聚指向所述接收天线。3.根据权利要求2所述的地质雷达，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，许毓钦，徐冠雄，季春霖，张洋洋，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：