一種利用超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)的探地雷達(dá)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于探地雷達(dá)領(lǐng)域，涉及一種探地雷達(dá)，具體涉及一種利用超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)的探地雷達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]探地雷達(dá)是用寬帶電磁波來探測(cè)地表之下或確定不可視的物體內(nèi)部或結(jié)構(gòu)的一種地球物理方法。探地雷達(dá)技術(shù)廣泛應(yīng)用于考古、礦產(chǎn)資源勘探、災(zāi)害地質(zhì)勘查、巖土工程調(diào)查和軍事探測(cè)等眾多領(lǐng)域。
[0003]探地雷達(dá)系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分，包括探地雷達(dá)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)以及探地雷達(dá)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及信號(hào)處理算法。其中硬件設(shè)計(jì)主要由發(fā)射機(jī)，接收機(jī)，以及天線組成。工作時(shí)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生大功率的探測(cè)信號(hào)，饋入超寬帶發(fā)射天線。電磁波在地下的傳播過程中，可能遇到地下多層媒質(zhì)分界面導(dǎo)致的阻抗不匹配，會(huì)產(chǎn)生電磁波的反射；地下存在點(diǎn)狀目標(biāo)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生電磁波的反射。這兩種原因使得接收天線可以感應(yīng)到反射回波。另外，接收天線還會(huì)感應(yīng)到發(fā)射天線直接耦合過來的直達(dá)波。接收機(jī)接收天線的接收信號(hào)是直達(dá)波和反射波信號(hào)的疊加。將接收到的信號(hào)(包含直達(dá)波與反射波)發(fā)送給PC機(jī)，由信號(hào)處理算法進(jìn)行處理，得到地下層狀、點(diǎn)狀目標(biāo)的位置等信息。
[0004]探地雷達(dá)系統(tǒng)通常分為沖激脈沖體制和連續(xù)波體制。多數(shù)探地雷達(dá)系統(tǒng)為沖激脈沖體制，業(yè)界產(chǎn)品較多，對(duì)其研宄也已較為成熟。其優(yōu)點(diǎn)是電路比較成熟，測(cè)量結(jié)果直觀，因此在目前商業(yè)探地雷達(dá)中占統(tǒng)治地位。但基于脈沖體制的探地雷達(dá)成本高，信號(hào)形式單一，天線形式單一，并且現(xiàn)有的探地雷達(dá)發(fā)出脈沖信號(hào)，因此對(duì)地探測(cè)時(shí)的分辨率較差。同時(shí)，使用脈沖體制雷達(dá)會(huì)減小平均發(fā)射功率，造成深度不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種利用超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)的探地雷達(dá)，該探地雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分辨率高，發(fā)射平均功率高，可使用的天線范圍廣。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的利用超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)的探地雷達(dá)包括發(fā)射天線、接收天線、用于發(fā)射超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)的發(fā)射機(jī)、以及用于進(jìn)行信號(hào)的接收及處理的接收機(jī)；
[0007]所述發(fā)射機(jī)包括超寬帶OFDM信號(hào)源及功率放大及濾波電路，超寬帶OFDM信號(hào)源的輸出端與功率放大及濾波電路的輸入端相連接，功率放大及濾波電路的輸出端與發(fā)射天線相連接；
[0008]所述接收機(jī)包括信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)采集電路以及用于與外接設(shè)備相連接的數(shù)據(jù)接口，接收天線與信號(hào)調(diào)理電路的輸入端相連接，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與信號(hào)采集電路的輸入端相連接，信號(hào)采集電路的輸出端通過數(shù)據(jù)接口與外接設(shè)備相連接。
[0009]所述超寬帶OFDM信號(hào)源包括第一處理器、正交上變頻器及第一低通濾波器，第一處理器的輸出端與正交上變頻器的控制端相連接，正交上變頻器的輸出端與第一低通濾波器的輸入端相連接，第一低通濾波器的輸出端與功率放大及濾波電路的輸入端相連接。
[0010]所述功率放大及濾波電路包括寬帶功率電路、寬帶可調(diào)增益放大器、功率放大器及第二低通濾波器，第一低通濾波器的輸出端與寬帶功率電路的輸入端相連接，寬帶功率電路的輸出端與寬帶可調(diào)增益放大器的輸入端相連接，寬帶可調(diào)增益放大器的輸出端與功率放大器的輸入端相連接，功率放大器的輸出端與第二低通濾波器的輸入端相連接，第二低通濾波器的輸出端與發(fā)射天線相連接。
[0011]所述信號(hào)調(diào)理電路包括第三低通濾波器、寬帶增益可變放大器及寬帶低噪聲放大器，接收天線與寬帶低噪聲放大器的輸入端相連接，寬帶低噪聲放大器的輸出端與寬帶可調(diào)增益放大器的輸入端相連接，寬帶增益可變放大器的輸出端與第三低通濾波器的輸入端相連接。
[0012]所述信號(hào)采集電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二處理器及存儲(chǔ)器，第三低通濾波器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與第二處理器的輸入端相連接，第二處理器的輸出端與存儲(chǔ)器的輸入端相連接，存儲(chǔ)器的輸出端通過數(shù)據(jù)接口與外接設(shè)備相連接。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014]本發(fā)明所述的利用超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)的探地雷達(dá)在工作時(shí)，通過超寬帶OFDM信號(hào)源發(fā)出相對(duì)帶寬高達(dá)100%的超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)，所述超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)通過功率放大及濾波電路處理后通過發(fā)射天線發(fā)出到地下，接收天線接收反射回來的信號(hào)，并通過信號(hào)調(diào)理電路及信號(hào)采集電路進(jìn)行處理后輸出的外接設(shè)備中，從而實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的探地，另外，本發(fā)明首次采用超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)作為探地信號(hào)進(jìn)行探地，分辨率及發(fā)射的平均功率得到大幅的提高，并且降低探地雷達(dá)的成本及體積，可使用的天線范圍廣。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明中發(fā)射機(jī)I的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明中接收機(jī)2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明中超寬帶OFDM信號(hào)源3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為本發(fā)明中功率放大及濾波電路4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為本發(fā)明中信號(hào)調(diào)理電路6的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7為本發(fā)明中信號(hào)采集電路5的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8為本發(fā)明發(fā)出的超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)的示意圖。
[0023]其中，I為發(fā)射機(jī)、2為接收機(jī)、3為超寬帶OFDM信號(hào)源、4為功率放大及濾波電路、5為信號(hào)采集電路、6為信號(hào)調(diào)理電路、7為第一處理器、8為正交上變頻器、9為第一低通濾波器、10為寬帶功率電路、11為寬帶可調(diào)增益放大器、12為功率放大器、13為第二低通濾波器、14為第三低通濾波器、15為寬帶增益可變放大器、16為寬帶低噪聲放大器、17為模數(shù)轉(zhuǎn)換器、18為第二處理器、19為存儲(chǔ)器。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0025]參考圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7及圖8，本發(fā)明所述的利用超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)的探地雷達(dá)包括發(fā)射天線、接收天線、用于發(fā)射超寬帶正交頻分復(fù)用信號(hào)的發(fā)射機(jī)1、以及用于進(jìn)行信號(hào)的接收及處理的接收機(jī)2 ;發(fā)射機(jī)I包括超寬帶OFDM信號(hào)源3及功率放大及濾波電路4，超寬帶OFDM信號(hào)源3的輸出端與功率放大及濾波電路4的輸入端相連接，功率放大及濾波電路4的輸出端與發(fā)射天線相連接；接收機(jī)2包括信號(hào)調(diào)理電路6、信號(hào)采集電路5以及用于與外接設(shè)備相連接的數(shù)據(jù)接口，接收天線與信號(hào)調(diào)理電路6的輸入端相連接，信號(hào)調(diào)理電路6的輸出端與信號(hào)采集電路5的輸入端相連接，信號(hào)采集電路5的輸出端通過數(shù)