CN213026524U - 一种探地雷达阵列天线系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种探地雷达阵列天线系统，包括发射机、接收机、天线阵列、发射开关电路、接收开关电路，天线阵列包括多路发射天线和接收天线，发射开关电路用于接通发射机与其中一路发射天线，接收开关电路用于接通接收机与其中一路接收天线，发射开关电路和接收开关电路均包括：公共端口，电连接至发射机或接收机的天线接口；若干路并联的开关电路与公共端口电连接；开关电路包括：一个通道端口，分别电连接至对应的发射天线或接收天线；以及一个控制端口，电连接至选通电路。本实用新型通过采用一个发射机、一个接收机通过开关切换的方式完成阵列天线系统的工作任务，大大提高了阵列探地雷达系统的探测性能、稳定性和使用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及探地雷达技术领域，尤其涉及一种探地雷达阵列天线系统。
背景技术
探地雷达作为一种有效的无损探测手段越来越多的应用于工程物探领域，随着探地雷达技术的应用和发展，阵列探地雷达所具有的高效、可成像、结果直观等优点开始应用于具有开阔应用场景的场合，取得了一定的成果。
现阶段阵列探地雷达在研制和使用的过程中，存在以下几个问题：
1.现阶段所使用的阵列探地雷达系统均采用一个发射机对应一个发射天线、一个接收机对应一个天线，发射机、接收机及主控电路复杂，成本较高，制约了阵列探地雷达技术的发展。
2.由于多发射、多接收电路的使用，降低了系统的可靠性，经常出现损坏，影响使用者的体验。
3.多发射机、多接收机的使用使阵列探地雷达系统的一致性较差，由于发射机、接收机均为射频电路，本身的一致性就存在问题，再加上相互天线之间的交叉发射接收，一致性更差，通过软件校准的方式也很难达到理想的使用要求。尤其是同一目标不同通道的反射强度、直接耦合波的信号位置、每个通道对应的频率等均不能保持一致性，影响阵列探地雷达的成像效果。
4.主控单元和发射机、接收机连线过多，造成相互干扰增加，阵列探地雷达使用效果不好，波形不纯净。同时，由于发射机、接收机较多，增加了系统功耗，间接增加了系统的造成，影响阵列探地雷达的探测性能。
为了克服上述缺点，研制了本实用新型中所涉及的探地雷达阵列天线系统。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可靠性高、一致性好且成本低的探地雷达阵列天线系统。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种探地雷达阵列天线系统，包括发射机、接收机、天线阵列、发射开关电路及其选通电路、接收开关电路及其选通电路，所述天线阵列包括多路发射天线和多路接收天线，所述发射开关电路用于接通所述发射机与其中一路发射天线，所述接收开关电路用于接通所述接收机与其中一路接收天线，所述发射开关电路和所述接收开关电路均包括：
公共端口，电连接至所述发射机或接收机的天线接口；
若干路并联的开关电路，所述公共端口分别与所述开关电路电连接；
一路所述开关电路还包括：
一个通道端口，分别电连接至对应的发射天线或接收天线；
以及一个控制端口，电连接至所述选通电路，接收所述选通电路输出的通道选通信号。
作为优选的技术方案，所述发射机、接收机、发射天线和接收天线的天线接口以及所述发射开关电路和接收开关电路的通道端口和公共端口均是50Ω非平衡端口。
作为优选的技术方案，所述发射机、接收机、发射天线和接收天线的天线接口以及所述发射开关电路和接收开关电路的通道端口和公共端口均采用SMA接头。
作为优选的技术方案，所述发射机/接收机的天线端口与所述发射/接收开关电路的公共端口之间、所述发射/接收开关电路的通道端口与对应的发射/接收天线的天线端口之间均采用同轴电缆连接。
作为优选的技术方案，所述发射开关电路和所述接收开关电路均包括第一电容和第一电感，所述公共端口通过所述第一电容与所述开关电路连接，所述第一电感电连接在所述第一电容与GND端之间；所述开关电路包括第一二极管，所述控制端口通过第二电感与所述第一二极管电连接，所述控制端口与GND端之间电连接有第二电容；所述通道端口与所述第一二极管电连接，所述通道端口通过三个第二二极管接地。
由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过采用一个发射机、一个接收机通过开关切换的方式完成阵列天线系统的工作任务，大大提高了阵列探地雷达系统的探测性能、稳定性和使用性。
由于仅采用了一组发射机、接收机，通过开关切换，数据一致性好，不需要通道校准。
采用二极管开关电路结构及电气原理简单，可靠性更好；功耗低，探测性能更好；成本低，与传统方式相比成本降低30％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例的结构示意图；
图2是发射开关电路的原理图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种探地雷达阵列天线系统，包括发射机、接收机、天线阵列、发射开关电路及其选通电路、接收开关电路及其选通电路，天线阵列包括多路发射天线和多路接收天线，发射开关电路用于接通发射机与其中一路发射天线，接收开关电路用于接通接收机与其中一路接收天线，发射开关电路和接收开关电路均包括：
公共端口，电连接至发射机或接收机的天线接口；
若干路并联的开关电路，公共端口分别与开关电路电连接；
一路开关电路还包括：
一个通道端口，分别电连接至对应的发射天线或接收天线；
以及一个控制端口，电连接至选通电路，接收选通电路输出的通道选通信号。
为了便于匹配，本实用新型中，通过电路调试将发射机、接收机、发射天线和接收天线的天线接口以及发射开关电路和接收开关电路的通道端口和公共端口设计为50Ω非平衡端口以便于匹配，并统一采用SMA接头。
发射机/接收机的天线端口与发射/接收开关电路的公共端口之间、发射/接收开关的通道端口与对应的发射/接收天线的天线端口之间均采用同轴电缆连接，其中，“/”表示“或”，如发射机/接收机的天线端口表示发射机的天线端口，或接收机的天线接口。
如图2所示，本实施例中所示出的发射开关电路是与其中6路发射天线电连接的发射开关电路，包括第一电容C4和第一电感L8，公共端口port1通过第一电容C4与开关电路连接，第一电感L8电连接在第一电容C4与GND端之间；以第一路开关电路为例，开关电路包括第一二极管D2，控制端口T1通过第二电感L2与第一二极管D2电连接，控制端口T1与GND端之间电连接有第二电容C2；通道端口port2与第一二极管D2电连接，通道端口port2通过三个第二二极管D6、D7和D8接地。
与传统的串联式或并联式的开关电路相比，本实施例中，二极管采用串并联结合的方式实现开关功能，开关性能更加灵敏，可靠性强。
本实用新型的控制原理如下：
发射开关电路和接收开关电路主要通过选通电路进行选通，选通电路接收上位机或雷达主机的控制信号，选通方式主要通过逻辑控制方式进行打开、关闭工作，例如：逻辑1111表示打开发射机、接收机第一通道，第一通道和天线1连接，则控制发射开关电路和接收开关电路开启发射天线1和接收天线1，进行数据采集形成第一通道数据。
依次类推形成阵列的各个通道并根据逻辑进行分通道存储。
本实用新型中，选通电路是现有技术中进行多通道切换的常用技术手段，现有技术中常用的选通电路或选通芯片均适用于本实用新型，此处不再对选通电路的电气原理进行一一赘述。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种探地雷达阵列天线系统，其特征在于，包括发射机、接收机、天线阵列、发射开关电路及其选通电路、接收开关电路及其选通电路，所述天线阵列包括多路发射天线和多路接收天线，所述发射开关电路用于接通所述发射机与其中一路发射天线，所述接收开关电路用于接通所述接收机与其中一路接收天线，所述发射开关电路和所述接收开关电路均包括：
公共端口，电连接至所述发射机或接收机的天线接口；
若干路并联的开关电路，所述公共端口分别与所述开关电路电连接；
一路所述开关电路还包括：
一个通道端口，分别电连接至对应的发射天线或接收天线；
以及一个控制端口，电连接至所述选通电路，接收所述选通电路输出的通道选通信号。
2.如权利要求1所述的一种探地雷达阵列天线系统，其特征在于：所述发射机、接收机、发射天线和接收天线的天线接口以及所述发射开关电路和接收开关电路的通道端口和公共端口均是50Ω非平衡端口。
3.如权利要求1或2所述的一种探地雷达阵列天线系统，其特征在于：所述发射机、接收机、发射天线和接收天线的天线接口以及所述发射开关电路和接收开关电路的通道端口和公共端口均采用SMA接头。
4.如权利要求1所述的一种探地雷达阵列天线系统，其特征在于：所述发射机/接收机的天线端口与所述发射/接收开关电路的公共端口之间、所述发射/接收开关电路的通道端口与对应的发射/接收天线的天线端口之间均采用同轴电缆连接。
5.如权利要求1所述的一种探地雷达阵列天线系统，其特征在于：所述发射开关电路和所述接收开关电路均包括第一电容和第一电感，所述公共端口通过所述第一电容与所述开关电路连接，所述第一电感电连接在所述第一电容与GND端之间；所述开关电路包括第一二极管，所述控制端口通过第二电感与所述第一二极管电连接，所述控制端口与GND端之间电连接有第二电容；所述通道端口与所述第一二极管电连接，所述通道端口通过三个第二二极管接地。
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Family Applications (1)
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2020
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