本實(shí)用新型涉及的是探地雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)、災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查、考古調(diào)查、公路工程質(zhì)量檢測(cè)以及地質(zhì)勘探等領(lǐng)域，特別涉及一種雙發(fā)射信號(hào)形式探地雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar,GPR)作為一種利用電磁波在媒質(zhì)電磁特性不連續(xù)處產(chǎn)生的反射和散射來實(shí)現(xiàn)淺表層目標(biāo)成像、定位以及識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)表層下目標(biāo)探測(cè)的有效工具，可穿透葉簇或土壤來探測(cè)地表或地下的隱蔽物體，具有探測(cè)速度快、探測(cè)過程連續(xù)、操作方便靈活、分辨率高、不損壞被探測(cè)目標(biāo)等特點(diǎn)，近年來在公路、鐵路、橋梁、隧道、機(jī)場(chǎng)、城市建設(shè)以及探礦、地質(zhì)考察、考古、軍事等方面得到了廣泛應(yīng)用。步進(jìn)變頻信號(hào)作為一種具有大時(shí)寬帶寬乘積的高分辨率信號(hào)，利用較小的瞬時(shí)帶寬合成較大的工作帶寬，在提高距離分辨率的同時(shí)也降低了對(duì)系統(tǒng)硬件的要求，故在探地雷達(dá)中獲得了重視，然而步進(jìn)變頻具有較大的旁瓣，且設(shè)計(jì)中需要考慮步進(jìn)頻率和采樣點(diǎn)之間的關(guān)系，線性調(diào)頻信號(hào)具有較低的旁瓣在雷達(dá)中的應(yīng)用較為廣泛。

在探地雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，專利《一種道路地下空洞檢測(cè)系統(tǒng)及車載系統(tǒng)》主要是針對(duì)空洞檢測(cè)，利用中央控制系統(tǒng)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)、數(shù)字預(yù)處理系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和探地雷達(dá)系統(tǒng)等進(jìn)行道路地下空洞檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，專利《基于寬頻帶窄脈沖電磁波技術(shù)的有源探地雷達(dá)系統(tǒng)》主要是利用寬頻帶窄脈沖電磁波技術(shù)，降低系統(tǒng)為了提高信噪比而增加的AD成本，專利《一種混合極化雙通道探地雷達(dá)系統(tǒng)》主要是采用混合極化信息提高系統(tǒng)性能。文獻(xiàn)《高分辨率探地雷達(dá)步進(jìn)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)》主要是基于對(duì)探地雷達(dá)回波信號(hào)的分析，提出了等效時(shí)間取樣的探地雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，文獻(xiàn)《頻率步進(jìn)探地雷達(dá)系統(tǒng)小型化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》主要通過數(shù)字頻率合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)超寬帶步進(jìn)頻率信號(hào)，接收機(jī)采用單通道零差式接收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)頻率步進(jìn)探地雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)《鐵路路基病害無(wú)損檢測(cè)車載探地雷達(dá)系統(tǒng)研制及應(yīng)用》主要是針對(duì)鐵路路基病害進(jìn)行快速、無(wú)損、連續(xù)監(jiān)測(cè)的需求，根據(jù)探地雷達(dá)探測(cè)原理，研制鐵路路基病害無(wú)損檢測(cè)車載探地雷達(dá)系統(tǒng)。而本實(shí)用新型中利用線性調(diào)頻較低旁瓣和大時(shí)寬帶寬積和步進(jìn)變頻信號(hào)在高頻時(shí)容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成雙發(fā)射信號(hào)形式的探地雷達(dá)系統(tǒng)，低頻使用線性調(diào)頻信號(hào)，高頻使用步進(jìn)變頻信號(hào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種雙發(fā)射信號(hào)形式探地雷達(dá)系統(tǒng)。低頻部分采用的是線性調(diào)頻信號(hào)，高頻部分采用的是步進(jìn)變頻信號(hào)，這樣既可以利用兩種頻域發(fā)射信號(hào)的大時(shí)寬帶寬積，提高探測(cè)深度，又可以利用線性調(diào)頻信號(hào)旁瓣低，距離分辨率高，高頻率步進(jìn)變頻信號(hào)易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢(shì)。

本實(shí)用新型通過下述方案實(shí)現(xiàn)：

一種雙發(fā)射信號(hào)形式探地雷達(dá)系統(tǒng)，包括工控機(jī)1，低頻率線性調(diào)頻發(fā)射機(jī)2，高頻率步進(jìn)變頻發(fā)射機(jī)3，接收機(jī)6，低頻發(fā)射天線4，高頻發(fā)射天線5，低頻接收天線8，高頻接收天線9，校準(zhǔn)信號(hào)系統(tǒng)7，接收機(jī)公共處理系統(tǒng)69,所述低頻發(fā)射天線4發(fā)射低頻率線性調(diào)頻信號(hào)，所述高頻發(fā)射天線5發(fā)射高頻率步進(jìn)變頻信號(hào)。

優(yōu)選地，所述低頻率線性調(diào)頻發(fā)射機(jī)2由低頻率線性調(diào)頻振蕩器21、第一功率放大器22和第一帶通濾波器23組成，所述低頻率線性調(diào)頻發(fā)射機(jī)通過低頻發(fā)射天線發(fā)射低頻率線性調(diào)頻信號(hào)。

優(yōu)選地，所述高頻率步進(jìn)變頻發(fā)射機(jī)3由高頻率步進(jìn)變頻振蕩器31、第二功率放大器32和第二帶通濾波器33組成，所述高頻率步進(jìn)變頻發(fā)射機(jī)通過高頻發(fā)射天線發(fā)射高頻率步進(jìn)變頻信號(hào)。

優(yōu)選地，所述接收機(jī)6由低頻率線性調(diào)頻接收機(jī)和高頻率步進(jìn)變頻接收機(jī)組成，所述低頻率線性調(diào)頻接收機(jī)由低頻率直達(dá)波/地雜波抑制61、第一對(duì)數(shù)功率放大器63、第一混頻器65和第二混頻器67組成，其中所述第二混頻器是發(fā)射信號(hào)與中頻信號(hào)的混頻，所述第一混頻器是接收信號(hào)與第二混頻器出來的信號(hào)進(jìn)行混頻。

優(yōu)選地，所述高頻率步進(jìn)變頻接收機(jī)由高頻率直達(dá)波/地雜波抑制+AGC62、第二對(duì)數(shù)功率放大器64、第三混頻器66和第四混頻器68組成，所述第四混頻器是發(fā)射信號(hào)與中頻信號(hào)的混頻，所述第三混頻器接收信號(hào)與第四混頻器出來的信號(hào)進(jìn)行混頻。

優(yōu)選地，所述校準(zhǔn)信號(hào)系統(tǒng)7由低頻率線性調(diào)頻信號(hào)與高頻率步進(jìn)變頻信號(hào)直接自頻率合成放在接收機(jī)當(dāng)中。

優(yōu)選地，所述接收機(jī)公共處理系統(tǒng)69由H/L切換開關(guān)691、第三帶通濾波器692、中頻功率放大器693、第五混頻器694、低通濾波器、低頻功率放大器和A/D696組成。

附圖說明

圖1本實(shí)用新型一種雙發(fā)射信號(hào)形式探地雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

結(jié)合圖1，一種雙發(fā)射信號(hào)形式探地雷達(dá)系統(tǒng)，包括工控機(jī)1，低頻率線性調(diào)頻發(fā)射機(jī)2，高頻率步進(jìn)變頻發(fā)射機(jī)3，接收機(jī)6，低頻發(fā)射天線4，高頻發(fā)射天線5，低頻接收天線8，高頻接收天線9，校準(zhǔn)信號(hào)系統(tǒng)7，接收機(jī)公共處理系統(tǒng)69,所述低頻發(fā)射天線4發(fā)射低頻率線性調(diào)頻信號(hào)，所述高頻發(fā)射天線5發(fā)射高頻率步進(jìn)變頻信號(hào)。

所述低頻率線性調(diào)頻發(fā)射機(jī)2由低頻率線性調(diào)頻振蕩器21、第一功率放大器22和第一帶通濾波器23組成，所述低頻率線性調(diào)頻發(fā)射機(jī)通過低頻發(fā)射天線發(fā)射低頻率線性調(diào)頻信號(hào)。低頻率線性調(diào)頻振蕩器21生成頻率范圍100～500MHz的線性調(diào)頻信號(hào)，因高頻率超寬帶線性調(diào)頻信號(hào)受硬件水平限制，故只能在低頻率段使用線性調(diào)頻，線性調(diào)頻信號(hào)采樣率不受頻點(diǎn)數(shù)的限制，更有較好的旁瓣抑制效果；第一功率放大器22提高發(fā)射信號(hào)功率，使得整個(gè)探地雷達(dá)系統(tǒng)能探測(cè)得更深；第一帶通濾波器23可以濾除非頻率范圍內(nèi)的直流信號(hào)和噪聲。發(fā)射天線L4發(fā)射低頻率線性調(diào)頻信號(hào)。

所述高頻率步進(jìn)變頻發(fā)射機(jī)3由高頻率步進(jìn)變頻振蕩器31、第二功率放大器32和第二帶通濾波器33組成，所述高頻率步進(jìn)變頻發(fā)射機(jī)通過高頻發(fā)射天線發(fā)射高頻率步進(jìn)變頻信號(hào)。高頻率步進(jìn)變頻振蕩器31生成頻率范圍500MHz～1200MHz的步進(jìn)變頻信號(hào)，因步進(jìn)變頻信號(hào)容易實(shí)現(xiàn)，故在高頻率段可以步進(jìn)變頻信號(hào)，步進(jìn)變頻信號(hào)同樣擁有大時(shí)寬帶寬積，且在后續(xù)的信號(hào)處理方面與現(xiàn)行調(diào)頻信號(hào)有共同的部分，故可以共用一部分相同的接收機(jī)模塊，降低成本；第二功率放大器32提高發(fā)射信號(hào)功率，使得整個(gè)探地雷達(dá)系統(tǒng)能探測(cè)得更深；第二帶通濾波器33可以濾除非頻率范圍內(nèi)的直流信號(hào)和噪聲。發(fā)射天線H5發(fā)射高頻率步進(jìn)變頻信號(hào)。

所述接收機(jī)6由低頻率線性調(diào)頻接收機(jī)和高頻率步進(jìn)變頻接收機(jī)組成，所述低頻率線性調(diào)頻接收機(jī)由低頻率直達(dá)波/地雜波抑制61、第一對(duì)數(shù)功率放大器63、第一混頻器65和第二混頻器67組成，其中所述第二混頻器是發(fā)射信號(hào)與中頻信號(hào)的混頻，所述第一混頻器是接收信號(hào)與第二混頻器出來的信號(hào)進(jìn)行混頻，將有效信號(hào)搬移到中頻上；直達(dá)波/地雜波抑制L61是用來抑制天線之間耦合波和地面反射波的能量，以確保信號(hào)能夠在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)采到；第一對(duì)數(shù)功率放大器63是用來補(bǔ)償電磁波的幅度衰減。接收天線L8接收經(jīng)目標(biāo)反射后的低頻率線性調(diào)頻信號(hào)。

所述高頻率步進(jìn)變頻接收機(jī)由高頻率直達(dá)波/地雜波抑制+AGC62、第二對(duì)數(shù)功率放大器64、第三混頻器66和第四混頻器68組成，所述第四混頻器是發(fā)射信號(hào)與中頻信號(hào)的混頻，所述第三混頻器接收信號(hào)與第四混頻器出來的信號(hào)進(jìn)行混頻，將有效信號(hào)搬移到中頻上；直達(dá)波/地雜波抑制H62是用來抑制天線之間耦合波和地面反射波的能量，以確保信號(hào)能夠在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)采到；第二對(duì)數(shù)功率放大器64是用來補(bǔ)償電磁波的幅度衰減。接收天線H9接收經(jīng)目標(biāo)反射后的步進(jìn)變頻信號(hào)。

所述校準(zhǔn)信號(hào)系統(tǒng)7由低頻率線性調(diào)頻信號(hào)與高頻率步進(jìn)變頻信號(hào)直接自頻率合成放在接收機(jī)當(dāng)中，以便于直達(dá)波/地雜波抑制61、62。

所述接收機(jī)公共處理系統(tǒng)69由H/L切換開關(guān)691、第三帶通濾波器692、中頻功率放大器693、第五混頻器694、低通濾波器、低頻功率放大器和A/D696組成。此部分為接收機(jī)中兩種形式信號(hào)的共用部分，故可以減少器件的使用，減少費(fèi)用支出。H/L切換開關(guān)691切換高頻和低頻模式；第三帶通濾波器692保留中頻f1MHz頻率范圍內(nèi)的有效信號(hào)部分；通過中頻功率放大器693放大此部分信號(hào)的頻率，以便于目標(biāo)信號(hào)檢測(cè)；第五混頻器694和低通濾波器將中頻信號(hào)降到零中頻，便于A/D采集；低頻功率放大器放大此時(shí)的低頻有效信號(hào)。

以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種雙發(fā)射信號(hào)形式探地雷達(dá)系統(tǒng)，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。