探地雷达阻性加载天线的应用研究

阻性加载技术可以有效拓展天线带宽、降低时域振铃.该文以双纽线构成平面印制天线的辐射臂, 分析阻性加载对其频域和时域特性的影响.通过数值仿真, 讨论了天线在两种阻性加载方式下阻抗带宽和时域波形的变化.设计了一款指数型微带转平行双线的巴伦, 并对巴伦和天线进行了加工及测试.测量结果表明, 天线时域波形拖尾振铃小于10%;在0.8~6 GHz频带内, 天线单元回波损耗小于-10 dB.将天线与雷达收发系统集成后, 进行地下目标探测实验.雷达探测结果成像清晰、浅层目标分辨率较高.该天线具有超宽带、低振铃、紧支撑等特点, 可满足便携式探地雷达的工程化应用需求.     

新型超宽带探地雷达数字采样接收机设计

基于探地雷达应用,结合等效时间采样技术和实时采样技术的优点,提出了一种新的超宽带等效数字采样技术。该采样技术不需要采用集成模数转换（A/D）,而是通过对模拟信号进行1比特并行时间交替采样和均匀量化来实现模数转换的功能。基于该技术思想,利用一片现场可编程门阵列（FPGA）研制出具有等效4.096 GHz采样率、7位精度模数转换功能的超带宽探地雷达数字采样接收机。电路结构紧凑,功耗低于1.5 W.实测结果表明：该接收机的模拟带宽达500 MHz,具有很低的量化噪声,能很好的重构输入信号。同时,该接收机具有很好的性能,能满足超宽带探地雷达的要求。     

基于无载频脉冲雷达信号的高速数字采样方法与实现

该文针对无载频脉冲雷达信号周期重复性的特点,提出了一种全新的高速数字采样方法和原理。该方法利用FPGA 的差分比较器端口构成高速1 bit 量化器,采用FPGA 内部多相位时钟,对1 bit 数据流进行并行交替数字采样,并缓冲编码,从而获得上吉赫兹的等效数字采样率。通过将多个比较电平下的1 bit 采样数据进行累积,从而完成高速数字采样过程。在Xilinx 的XC2V3000 的FPGA 中实现了该方法,获得了采样率达1.6 GHz 的8 bit等效高速模数转换器功能。该设计方法不仅能够提高等效采样方式的效率,而且与高速实时采样相比,具有低功耗、低成本的优势,在实际中获得了良好的应用。      

适用于探地雷达应用的低振铃单周期脉冲发生器

设计了一种新型的适用于道路检测探地雷达的单周期脉冲发生器。该脉冲发生器包含驱动电路、阶跃恢复二极管(SRD)脉冲形成电路和脉冲整形电路三部分。驱动电路可以使TTL形式的触发脉冲变为电流更大的快前沿脉冲,用来形成给后级电路的驱动脉冲;SRD脉冲产生电路选取渡越时间较小的阶跃恢复二极管结构,通过对前级电路产生的驱动脉冲整形得到负极性高斯脉冲,然后利用微带短路线、肖特基二极管和电容并联实现生成单周期脉冲和振铃抑制的功能,提高超宽带天线辐射的效率以及测量信噪比。测量结果表明,在1 MHz脉冲重复频率的情况下,峰峰值最大为23 V,脉冲半高宽为138 ps,振铃水平为1.25%,而当脉冲重复频率提高到5 MHz,该脉冲发生器产生脉冲波形幅度和带宽基本没有太大变化。这些特征说明,该脉冲发生器具有很高的频率稳定性,且在高分辨率探测应用情景中将会有很好的表现。