CN206892327U - 基于空气耦合天线的探地雷达系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于空气耦合天线的探地雷达系统，包括发射装置、接收装置和连接所述发射装置和接收装置的数据采集装置，所述接收装置通过接收所述发射装置发射并经地底反射的信号以实现探测。其中数据采集装置为所述发射装置和接收装置提供时序脉冲，并对所述接收装置接收的信号进行采样和处理。与现有技术相比，本实用新型的探地雷达系统，可以有效提高信噪比、探测深度和分辨率。
Description
技术领域
本实用新型涉及探地雷达领域，尤其涉及一种基于空气耦合天线的探地雷达系统。
背景技术
传统的探地雷达系统采用平衡二极管采样门技术实现从高速信号到低速信号的转换，由于二极管本身的特性，导致较弱的信号无法进入后端处理电路，从而后端电路选用16位和24位甚至更高位数AD器件时，对于信噪比的提高作用不是很大。另外，传统的探地雷达系统采用工作频率几兆的MCU，导致系统重复工作频率较低，限制设备工作时配合车辆的行驶速度。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种基于空气耦合天线的探地雷达系统包括发射装置、接收装置和连接所述发射装置和接收装置的数据采集装置，所述接收装置通过接收所述发射装置发射并经地底反射的信号以实现探测；
所述发射装置由窄脉冲发生器和第一喇叭天线组成；接收装置为第二喇叭天线，数据采集装置为所述发射装置和接收装置提供时序脉冲，并对所述接收装置接收的信号进行采样和处理；
其中，所述数据采集装置包括采样保持电路、AD转换模块、数字时序控制器和现场可编程门阵列；所述采样保持电路连接所述第二喇叭天线，所述现场可编程门阵列连接所述窄脉冲发生器；所述AD转换模块连接于采样保持电路和现场可编程门阵列之间，所述数字时序控制器连接于AD转换模块和现场可编程门阵列之间；
现场可编程门阵列用于为窄脉冲发生器和数字时序控制器提供信号源，现场可编程门阵列的信号源经过数字时序控制器后产生等时间间距的脉冲序列，输入并启动AD转换模块；现场可编程门阵列的信号源经窄脉冲发生器后转换为高斯脉冲信号，通过第一喇叭天线发射并由第二喇叭天线接收；所述采样保持电路对第二喇叭天线接收的信号进行采样，经AD转换模块转换后输出。
可选的，所述数据采集装置还包括数字信号处理器，处理器，存储模块和人机交互界面，所述数字信号处理器连接所述现场可编程门阵列，所述处理器分别连接所述数字信号处理器、人机交互界面和存储模块；所述数字信号处理器对经AD转换后的信号进行数字带通滤波和信号叠加处理，并经所述处理器分别传给所述人机交互界面和存储模块以进行显示和存储。
可选的，所述数据采集装置与发射装置采用同轴电缆连接；数据采集装置与接收装置通过同轴电缆连接。
可选的，所述第一喇叭天线和第二喇叭天线并列摆放在绝缘壳子里。
可选的，所述第一喇叭天线和第二喇叭天线为同一尺寸的天线。
可选的，所述窄脉冲发生器由射频三极管电路组成。
本实用新型提供了一种基于空气耦合天线的探地雷达系统，包括发射装置、接收装置和连接所述发射装置和接收装置的数据采集装置，所述接收装置通过接收所述发射装置发射并经地底反射的信号以实现探测。其中数据采集装置为所述发射装置和接收装置提供时序脉冲，并对所述接收装置接收的信号进行采样和处理。与现有技术相比，本实用新型的探地雷达系统，可以有效提高信噪比、探测深度和分辨率。
附图说明
图1为本实用新型一实施例所述基于空气耦合天线的探地雷达系统的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种基于空气耦合天线的探地雷达系统，其是一种无损检测系统，主要用于公路面层厚度、压实度、面层下面的脱空、隐伏裂缝、空洞等隐患的检测。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
本实用新型提供一种基于空气耦合天线的探地雷达系统，如图1所示，包括发射装置、接收装置和连接所述发射装置和接收装置的数据采集装置，所述接收装置通过接收所述发射装置发射并经地底反射的信号以实现探测。
所述发射装置由窄脉冲发生器202和第一喇叭天线201组成；接收装置为第二喇叭天线101，数据采集装置为所述发射装置和接收装置提供时序脉冲，并对所述接收装置接收的信号进行采样和处理。
其中，所述数据采集装置包括采样保持电路302、AD转换模块303、数字时序控制器304和FPGA(现场可编程门阵列)301；所述采样保持电路302连接所述第二喇叭天线101，所述FPGA301连接所述窄脉冲发生器202；所述AD转换模块303连接于采样保持电路302和FPGA301之间，所述数字时序控制器304连接于AD转换模块303和FPGA301之间。
FPGA301用于为窄脉冲发生器202和数字时序控制器304提供信号源，FPGA301的信号源经过数字时序控制器304后产生等时间间距的脉冲序列，输入并启动AD转换模块303。通过AD转换模块303直接获取原始信号，可以降低二极管平衡采样门电路对原始信号的过滤，从而提高系统的信噪比，增加测量深度；FPGA301的信号源经窄脉冲发生器202后转换为高斯脉冲信号，通过第一喇叭天线201发射并由第二喇叭天线101接收；所述采样保持电路302对第二喇叭天线101接收的信号进行采样，经AD转换模块303转换后输出。
具体的，FPGA301产生占空比为50％的方波，其频率可以根据需要调节，为窄脉冲发生器202和数字时序控制器304提供信号源。FPGA301产生的方波信号经过窄脉冲发生器202后，转换为ps级的高斯脉冲信号，然后通过第一喇叭天线201发射出去。空气耦合天线需要ps级、重复频率高的高斯脉冲来实现，窄脉冲发生器202由射频三极管电路能很好的满足这一要求。
继续参见图1，在本实施例中，所述数据采集装置还包括DSP(数字信号处理器)305，处理器(在本实施例中优选为ARM306)，存储模块(在本实施例中优选为SD卡307)和人机交互界面308，所述DSP305连接所述FPGA301，所述ARM306分别连接所述DSP305、人机交互界面308和SD卡307；所述DSP305对经AD转换后的信号进行数字带通滤波和信号叠加处理，并经所述ARM306分别传给所述人机交互界面308和SD卡307以进行显示和存储。
在本实施例中，所述数据采集装置与发射装置采用同轴电缆连接；数据采集装置与接收装置通过同轴电缆连接。
所述第一喇叭天线和第二喇叭天线并列摆放在绝缘壳子里，具体的并列摆放在盒子的最底部。所述第一喇叭天线和第二喇叭天线为同一尺寸的天线。
本实用新型提供了一种基于空气耦合天线的探地雷达系统，包括发射装置、接收装置和连接所述发射装置和接收装置的数据采集装置，所述接收装置通过接收所述发射装置发射并经地底反射的信号以实现探测。其中数据采集装置为所述发射装置和接收装置提供时序脉冲，并对所述接收装置接收的信号进行采样和处理。与现有技术相比，本实用新型的探地雷达系统，可以有效提高信噪比、探测深度和分辨率。
显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种基于空气耦合天线的探地雷达系统，其特征在于，包括发射装置、接收装置和连接所述发射装置和接收装置的数据采集装置，所述接收装置通过接收所述发射装置发射并经地底反射的信号以实现探测；
所述发射装置由窄脉冲发生器和第一喇叭天线组成；接收装置为第二喇叭天线，数据采集装置为所述发射装置和接收装置提供时序脉冲，并对所述接收装置接收的信号进行采样和处理；
其中，所述数据采集装置包括采样保持电路、AD转换模块、数字时序控制器和现场可编程门阵列；所述采样保持电路连接所述第二喇叭天线，所述现场可编程门阵列连接所述窄脉冲发生器；所述AD转换模块连接于采样保持电路和现场可编程门阵列之间，所述数字时序控制器连接于AD转换模块和现场可编程门阵列之间；
现场可编程门阵列用于为窄脉冲发生器和数字时序控制器提供信号源，现场可编程门阵列的信号源经过数字时序控制器后产生等时间间距的脉冲序列，输入并启动AD转换模块；现场可编程门阵列的信号源经窄脉冲发生器后转换为高斯脉冲信号，通过第一喇叭天线发射并由第二喇叭天线接收；所述采样保持电路对第二喇叭天线接收的信号进行采样，经AD转换模块转换后输出。
2.如权利要求1所述的基于空气耦合天线的探地雷达系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括数字信号处理器，处理器，存储模块和人机交互界面，所述数字信号处理器连接所述现场可编程门阵列，所述处理器分别连接所述数字信号处理器、人机交互界面和存储模块；所述数字信号处理器对经AD转换后的信号进行数字带通滤波和信号叠加处理，并经所述处理器分别传给所述人机交互界面和存储模块以进行显示和存储。
3.如权利要求1所述的基于空气耦合天线的探地雷达系统，其特征在于，所述数据采集装置与发射装置采用同轴电缆连接；数据采集装置与接收装置通过同轴电缆连接。
4.如权利要求1所述的基于空气耦合天线的探地雷达系统，其特征在于，所述第一喇叭天线和第二喇叭天线并列摆放在绝缘壳子里。
5.如权利要求1所述的基于空气耦合天线的探地雷达系统，其特征在于，所述第一喇叭天线和第二喇叭天线为同一尺寸的天线。
6.如权利要求1所述的基于空气耦合天线的探地雷达系统，其特征在于，所述窄脉冲发生器由射频三极管电路组成。
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| CN109782233A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-21 | 北京电子工程总体研究所 | 一种基于傅里叶变换的雷达工作方法和系统 |
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