一种探地雷达天线辐射性能评价方法及评价系统与流程

本发明属于地下目标探测领域，特别涉及该领域中的一种探地雷达超宽带天线辐射性能评价方法及评价系统。

背景技术：

1、天线是探地雷达系统的关键部件之一，天线性能的优劣直接影响探地雷达对地下目标的探测深度和分辨率。与对空雷达天线不同，探地雷达天线属于超宽带时域天线，工作区域基本属于近场，天线要具有良好的时域特性，即要求天线具有超宽带的同时，还要具有超宽带相位中心不变特性，这样才能减小畸变，实现对快速脉冲信号的无失真接收。同时，天线性能除了与天线自身结构有关外，还跟探测传播介质有关，由于介质的加载作用，同样的天线放置于不同的探测环境中，其参数将发生变化，因此对探地雷达天线辐射性能的评价至关重要。

2、与探地雷达天线辐射性能评价有关的文献相对较少，传统的对空雷达天线在频域进行设计和评价，而冲击脉冲体制探地雷达发射的是超宽带脉冲，其频谱覆盖几ghz范围，采用单频点测试的方法不仅费时费力，也无法得到连续频带范围内的评价；通常采用的驻波比测试、方向图测试也不能体现天线的辐射性能。因此在评价探地雷达超宽带时域天线辐射性能时，不能照搬对空雷达方法，而要在参照对空雷达测试方法的基础上，结合工程实际在时域对天线进行标定、测试和评价。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题就是克服目前仅从频域评价的不足，提供一种探地雷达天线辐射性能评价方法及评价系统。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种探地雷达天线辐射性能评价方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

4、步骤1，带宽测试：

5、将探地雷达发射天线与接收天线按照实际使用状态放置，在距离天线辐射面2倍天线波长位置处放置一块铜板，铜板面积为天线辐射面积的4倍，天线辐射面正对铜板，两者中心重合；

6、将探地雷达接收天线的馈电端与平衡—不平衡转换器电连接后，再通过50欧姆同轴线接入示波器的某一通道；

7、选择探地雷达发射天线频率，用示波器测试探地雷达接收天线接收的铜板反射回波信号，对该反射回波信号进行fft转换，半功率点频谱宽度为天线带宽，两半功率点中间位置为天线信号中心频率；

8、在天线带宽和天线信号中心频率的值与其标称值误差不超过20％的前提下，才能进行下一步辐射性能测试；

9、步骤2，辐射性能测试：

10、用下式计算铜板反射波幅度vr：

11、

12、上式中，vt是脉冲源的发射幅度，gt是发射天线增益，gr是接收天线增益，λ0为天线信号中心频率对应的空气中的波长，σ为铜板面积，r为2倍天线波长；

13、用示波器测试探地雷达接收天线接收的铜板反射波幅度；

14、将铜板反射波幅度的计算值与测试值进行比较，如果测试值与计算值之间的误差不超过20％，则天线辐射性能满足要求。

15、一种探地雷达天线辐射性能评价系统，用于实施上述的评价方法，其改进之处在于：在地面放置一块铜板，铜板面积为探地雷达天线辐射面积的4倍，在铜板上放置一块塑料泡沫，塑料泡沫的高度等于2倍天线波长，探地雷达放置在塑料泡沫顶部，探地雷达的天线辐射面正对铜板，两者中心重合，探地雷达接收天线的馈电端与平衡—不平衡转换器电连接后，再通过50欧姆同轴线接入示波器的某一通道。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明所公开的评价方法，在时域进行测试，避免了在频域测试的庞大工作量，用简单的时域参量进行分析，可以更便捷、准确的分析天线的辐射性能；测试波形为脉冲发射信号的微分波形，显示结果为直观的时域反射或散射回波，易于判读。

18、本发明所公开的评价系统，专为本发明评价方法而设计，可以方便、准确、高效的实施该评价方法。

技术特征：

1.一种探地雷达天线辐射性能评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.一种探地雷达天线辐射性能评价系统，用于实施权利要求1所述的评价方法，其特征在于：在地面放置一块铜板，铜板面积为探地雷达天线辐射面积的4倍，在铜板上放置一块塑料泡沫，塑料泡沫的高度等于2倍天线波长，探地雷达放置在塑料泡沫顶部，探地雷达的天线辐射面正对铜板，两者中心重合，探地雷达接收天线的馈电端与平衡—不平衡转换器电连接后，再通过50欧姆同轴线接入示波器的某一通道。

技术总结
本发明公开了一种探地雷达天线辐射性能评价方法和系统，该方法包括如下步骤：步骤1，带宽测试：步骤2，辐射性能测试。本发明所公开的评价方法，在时域进行测试，避免了在频域测试的庞大工作量，用简单的时域参量进行分析，可以更便捷、准确的分析天线的辐射性能；测试波形为脉冲发射信号的微分波形，显示结果为直观的时域反射或散射回波，易于判读。

技术研发人员：赵翠荣,王蕾,殷岳萌,王成浩,李少龙,冯温雅,于景兰,张友源
受保护的技术使用者：中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19