一種利用超寬帶正交頻分復用信號的探地雷達的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于探地雷達領域，涉及一種探地雷達，具體涉及一種利用超寬帶正交頻分復用信號的探地雷達。
【背景技術】
[0002]探地雷達是用寬帶電磁波來探測地表之下或確定不可視的物體內部或結構的一種地球物理方法。探地雷達技術廣泛應用于考古、礦產資源勘探、災害地質勘查、巖土工程調查和軍事探測等眾多領域。
[0003]探地雷達系統主要分為兩個部分，包括探地雷達系統硬件設計以及探地雷達系統軟件設計及信號處理算法。其中硬件設計主要由發射機，接收機，以及天線組成。工作時發射機產生大功率的探測信號，饋入超寬帶發射天線。電磁波在地下的傳播過程中，可能遇到地下多層媒質分界面導致的阻抗不匹配，會產生電磁波的反射；地下存在點狀目標時，也會產生電磁波的反射。這兩種原因使得接收天線可以感應到反射回波。另外，接收天線還會感應到發射天線直接耦合過來的直達波。接收機接收天線的接收信號是直達波和反射波信號的疊加。將接收到的信號(包含直達波與反射波)發送給PC機，由信號處理算法進行處理，得到地下層狀、點狀目標的位置等信息。
[0004]探地雷達系統通常分為沖激脈沖體制和連續波體制。多數探地雷達系統為沖激脈沖體制，業界產品較多，對其研宄也已較為成熟。其優點是電路比較成熟，測量結果直觀，因此在目前商業探地雷達中占統治地位。但基于脈沖體制的探地雷達成本高，信號形式單一，天線形式單一，并且現有的探地雷達發出脈沖信號，因此對地探測時的分辨率較差。同時，使用脈沖體制雷達會減小平均發射功率，造成深度不足。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種利用超寬帶正交頻分復用信號的探地雷達，該探地雷達系統結構簡單，分辨率高，發射平均功率高，可使用的天線范圍廣。
[0006]為達到上述目的，本發明所述的利用超寬帶正交頻分復用信號的探地雷達包括發射天線、接收天線、用于發射超寬帶正交頻分復用信號的發射機、以及用于進行信號的接收及處理的接收機；
[0007]所述發射機包括超寬帶OFDM信號源及功率放大及濾波電路，超寬帶OFDM信號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射天線相連接；
[0008]所述接收機包括信號調理電路、信號采集電路以及用于與外接設備相連接的數據接口，接收天線與信號調理電路的輸入端相連接，信號調理電路的輸出端與信號采集電路的輸入端相連接，信號采集電路的輸出端通過數據接口與外接設備相連接。
[0009]所述超寬帶OFDM信號源包括第一處理器、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增益放大器的輸入端相連接，寬帶可調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射天線相連接。
[0011]所述信號調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]所述信號采集電路包括模數轉換器、第二處理器及存儲器，第三低通濾波器的輸出端與模數轉換器的輸入端相連接，模數轉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器的輸入端相連接，存儲器的輸出端通過數據接口與外接設備相連接。
[0013]本發明具有以下有益效果:
[0014]本發明所述的利用超寬帶正交頻分復用信號的探地雷達在工作時，通過超寬帶OFDM信號源發出相對帶寬高達100%的超寬帶正交頻分復用信號，所述超寬帶正交頻分復用信號通過功率放大及濾波電路處理后通過發射天線發出到地下，接收天線接收反射回來的信號，并通過信號調理電路及信號采集電路進行處理后輸出的外接設備中，從而實現雷達的探地，另外，本發明首次采用超寬帶正交頻分復用信號作為探地信號進行探地，分辨率及發射的平均功率得到大幅的提高，并且降低探地雷達的成本及體積，可使用的天線范圍廣。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的結構示意圖；
[0016]圖2為本發明中發射機I的結構示意圖；
[0017]圖3為本發明中接收機2的結構示意圖；
[0018]圖4為本發明中超寬帶OFDM信號源3的結構示意圖；
[0019]圖5為本發明中功率放大及濾波電路4的結構示意圖；
[0020]圖6為本發明中信號調理電路6的結構示意圖；
[0021]圖7為本發明中信號采集電路5的結構示意圖；
[0022]圖8為本發明發出的超寬帶正交頻分復用信號的示意圖。
[0023]其中，I為發射機、2為接收機、3為超寬帶OFDM信號源、4為功率放大及濾波電路、5為信號采集電路、6為信號調理電路、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為模數轉換器、18為第二處理器、19為存儲器。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述:
[0025]參考圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7及圖8，本發明所述的利用超寬帶正交頻分復用信號的探地雷達包括發射天線、接收天線、用于發射超寬帶正交頻分復用信號的發射機1、以及用于進行信號的接收及處理的接收機2 ;發射機I包括超寬帶OFDM信號源3及功率放大及濾波電路4，超寬帶OFDM信號源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的輸出端與發射天線相連接；接收機2包括信號調理電路6、信號采集電路5以及用于與外接設備相連接的數據接口，接收天線與信號調理電路6的輸入端相連接，信號調理電路6的輸出端與信號采集電路5的輸入端相連接，信號采集電路5的輸出端通過數