探地雷达及其天线的制作方法

文档序号:15415535发布日期:2018-09-11 22:09阅读:2242来源:国知局

本实用新型涉及雷达技术领域,尤其涉及一种探地雷达及其天线。



背景技术:

探地雷达作为一种探测地下目标的主要设备,是基于电磁波反射原理,在存在介电常数差异的地质构造处,通过天线发射及接收电磁波对目标体进行扫描,便可在相应界面形成良好的反射界面信息,继而探测地下目标体的构造和物态特征。

现有的探地雷达一般采用多个单发单收天线组成天线阵列,同时完成多通道数据的获取,但是各通道之间数据不具有相关性,无法形成真正意义上的阵列雷达数据。同时,由于受天线尺寸限制,天线之间间隔较大,一般而言,间隔为天线的宽度,探测效果不理想,无法形成清晰的图像。



技术实现要素:

鉴于上述的分析,本实用新型旨在提供一种探地雷达及其天线,用以解决现有的雷达天线探测效果不理想的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的:

一个方面,本实用新型提出了一种雷达天线,该天线包括:并列设置的发射天线阵列和接收天线阵列;其中,所述发射天线阵列中的各发射天线与所述接收天线阵列中的各接收天线错位设置,并且,各所述发射天线的中心到邻近的两个所述接收天线的中心之间的距离相等。

进一步地,上述雷达天线中,所述发射天线的数量小于所述接收天线的数量。

进一步地,上述雷达天线中,所述发射天线的数量为N个,所述接收天线的数量为N+1个,其中,N为正整数。

进一步地,上述雷达天线中,各所述接收天线接触排列;各所述发射天线接触排列;并且,各所述发射天线的中轴线位于邻近的两个所述接收天线之间的接触面上。

进一步地,上述雷达天线中,各所述接收天线均为全向天线。

进一步地,上述雷达天线中,各所述发射天线均为全向天线。

与现有技术中的单发单收模式相比,本实用新型在相同的发射天线数量的情况下,将天线阵列间距减小了一半,在同样探测幅宽的情况下,方位向距离分辨率是单发单收阵列模式的两倍,大大地提高了方位向距离分辨率。

另一方面,本发明还提出了一种探地雷达,该天地雷达设置有上述任一种天线。

进一步地,上述探地雷达还包括:摄像装置;其中,所述摄像装置与所述探地雷达的显控系统相连接,用于将摄入的环境信息发送至所述显控系统

由于雷达天线具有上述效果,所以具有该天线的雷达也具有相应的技术效果。

本实用新型中,上述各技术方案之间还可以相互组合,以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分优点可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本实用新型的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例提供的雷达天线的结构示意图;

图2为标注有收发关系的雷达天线示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例,其中,附图构成本申请一部分,并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理,并非用于限定本实用新型的范围。

天线实施例:

本实用新型的一个具体实施例,公开了一种雷达天线。参见图1,该雷达天线包括:发射天线阵列1和接收天线阵列2。其中,发射天线阵列1和接收天线阵列2并列设置。

发射天线阵列1包括多个发射天线11,并且,各发射天线11沿直线依次排列。接收天线阵列2包括多个接收天线21,并且,各接收天线21沿直线依次排列。各发射天线11和各接收天线21均可以为全向天线。具体实施时,各发射天线11和各接收天线21可以为蝶形天线,当然,也可以为本领域技术人员所熟知的其他天线,例如超宽带天线等,本实施例对发射天线11和接收天线21的具体形式不做任何限定。

需要说明的是,具体实施时,发射天线11和接收天线21的数量可以根据实际情况来确定,本实施例对其不做任何限定。下面以三个发射天线11、四个接收天线21为例,对本实施例进行详细说明。

参见图1,发射天线阵列1中的各发射天线11与接收天线阵列2中的各接收天线21错位设置,各发射天线11的中心O到邻近的两个接收天线21的中心O'之间的距离相等。

工作时,雷达开始探测后,各发射天线21依次发射功率信号,各接收天线11接收邻近的两个发射天线21的回波信号,为了便于对收发关系进行说明,图2中所示的各发射天线分别记为:第一发射天线1A、第二发射天线1B和第三发射天线1C,第一接收天线2A、第二接收天线2B、第三接收天线3C和第四接收天线4D,图2中所示的虚线为各发射天线的中心O到邻近的接收天线11的中心O'之间的距离。

收发关系具体为:第一发射天线1A发射功率信号时,第一接收天线2A和第二接收天线2B接收回波信号;这两个回波信号同时被AD转换成数字信号并组成一个数据包,上传给主控系统。该组数据传输的同时,第二发射天线1B发射功率信号,此时,第二接收天线2B和第三接收天线2C接收回波信号,这两个回波信号同时被AD转换成数字信号并组成一个数据包,上传给主控系统。该组数据传输的同时,第三发射天线1C发射功率信号,此时,第三接收天线2C和第四接收天线2D接收回波信号。

具体实施时,每个发射天线、接收天线的性能指标尽量一致,发射天线和邻近的两个接收天线的中心间距,即OO'之间的距离应小于雷达的1/4波长距离。

需要说明的是,具体实施时,发射天线阵列1和接收天线阵列2可以为一列,也可以为多列,当为多列时,发射天线阵列1和接收天线阵列2成对设置。

与现有技术中的单发单收模式相比,本实施例在相同的发射天线数量的情况下,例如三个发射天线,本实施例中接收通道的实际数量由三个增加为六个,也就是说,将天线阵列间距减小了一半,在同样探测幅宽的情况下,方位向距离分辨率是单发单收阵列模式的两倍,大大地提高了方位向距离分辨率。此外,由于本实施例中各发射天线的中心到邻近的两个接收天线的中心之间的距离相等,在雷达工作时,各个通道可以等效为一组天线的复制排列,便于形成方位向上的数据。

利用本实施例中提供的天线,除了能够提高距离分辨率外,还可以利用该回波数据对垂直于行进方向上的剖面进行成像。具体为:雷达主控系统对接收的回波数据进行解析,并将每一组收发天线的数据进行提取,按照先后顺序重新排列组成一个完整的通道数据。所有数据都分割成独立的通道数据后,将同一时间点或位置点的所有回波数据提取出来,形成垂直于雷达阵列行进方向上的剖面,以对该剖面进行探测和剖析,例如,确定该剖面是否设置有管线等目标。经试验,采用该天线探测垂直于探地雷达行进方向布置的地下管线时,完成宽度3米、长度1公里的一条车道的管线探测,仅需一条长度为1公里的测线,耗时最长仅需6分钟,与现有技术中耗时2.5小时相比,大大地提高了探测效率。

由于本实施例中采用一发两收的收发模式,本实施例中发射天线11的数量小于接收天线21的数量。具体可以为:发射天线的数量为N个,接收天线的数量为N+1个,其中,N为正整数,也就是说,发射天线11的数量比接收天线21的数量多一个即可。

优选地,发射天线阵列1中的各发射天线11接触排列,即相邻的发射天线11之间相接触地设置。同理,接收天线阵列2中的各接收天线21接触排列,即相邻的接收天线21之间相接触地设置。各发射天线21的中轴线AA'的延长线位于邻近的两个接收天线11之间的接触面BB'上。

综上,本实施例在同样探测幅宽的情况下,方位向距离分辨率是单发单收阵列模式的两倍,大大地提高了方位向距离分辨率。

探地雷达实施例:

本实施例提出了一种探地雷达,该探地雷达设置有上述任一种天线。其中,天线的具体实施过程参见上述说明即可,本实施例在此不再赘述。

上述探地雷达中还可以包括:摄像装置。其中,摄像装置与探地雷达的显控系统相连接,用于将摄入的环境信息发送至显控系统,以对探地雷达探测的周边环境进行检测。

由于天线具有上述效果,所以具有该天线的雷达也具有相应的技术效果。

以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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