探地雷达收发电路的研究与设计

发布时间：2025-02-10 17:54

　　探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)技术是一种被广泛采用的无损地球物理测量技术,它利用电磁波在不连续的介质中会发生透射和反射的原理来探测地下目标与地质现象,在城市管道检测、矿物勘探、生命救援探测等工程实践场景中都有越来越广泛的应用。随着人们对探地精度、深度的要求越来越高,对高性能探地雷达的收发电路进行深入研究和探索也越来越有必要。本文主要研究了超宽带脉冲式探地雷达收发电路的设计与实现,通过对多种发射机和接收机的实现方案进行对比分析,提出了复用性强、参数易调整数字式脉冲探地雷达发射机设计方案和实时采样接收机方案。发射机以高速DAC为脉冲产生源,配合衰减器、放大器等前端模拟电路来实现;接收机以高速ADC为核心,具有高采样率、高动态范围等优点。本文的主要工作如下:首先,本文调研和对比了国内外研究现状,总结了当前探地雷达技术的发展方向和发展趋势,分析了探地雷达的几种主要类型。然后,详细介绍了探地雷达技术的基本理论,研究电磁波尤其是脉冲电磁波在地下介质中的传播特点,并设计了探地雷达收发电路的系统结构。其次,本文研究了阶跃恢复二极管、雪崩晶体管作为超宽带脉冲产生器的传...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1国外典型探地雷达产品

被广泛用于管道检测、路基检测中(如图1.1(a)所示)；瑞典地质公司研发的RAMAC/GPR系列探地雷功耗可低至25W，可通过8V电池供电，同时在集成化、数字化和便携性上都具有优势，仅2.4公斤的主机重量使其可以实现单人操作(如图1.1(b)所示)；英国雷迪公司的多功能....

图2.1探地雷达典型应用示意图

PC及显控接收天线图2.1探地雷达典型应用示意图冲激脉冲信号在地下物质中传播时，其脉冲的幅度、时间宽度和传播路径会被传播介质的电特性影响。脉冲电磁波信号在地下传播路径的示意图如图2.2所示[29]。

图2.2电磁波信号传播路径的示意图

西安电子科技大学硕士学位论文8图2.2电磁波信号传播路径的示意图脉冲信号首先在介质1中传播，由于介电常数的差异，电磁波在介质分界面处产生反射波。收发天线相隔的直线距离为d，若脉冲信号在介质1中传播的来回总时长为t，则介质分界面所处的深度h则可通过公式(2-1)估....

图2.3被测目标为斜面

标的位置以及形状。采用天线阵列扫描可以减少扫描次数，但每次扫描完成后的信息处理量将增大。图2.3被测目标为斜面图2.4被测目标为球面

本文编号：4032848