一种地质雷达天线阵列的制作方法

1.本实用新型涉及雷达天线技术领域，具体涉及一种地质雷达天线阵列。


背景技术：

2.地质雷达通过发射电磁波并接收不同特性的介质作出的反射回波信号进行处理，来实现浅表层目标的探测，确定介质中的目标分布。是目前最先进的物体内部结构目标探测的主要和有效的技术手段之一。近十年来，地质雷达技术得到了长足的发展，在城市建筑工程质量监控、高速公路、机场跑道质量无损检测、地下管道线路的监测、地质灾害、隧道探测、考古挖掘等方面对具有高分辨率表层穿透能力的地质雷达的需求越来越大。
3.传统地质雷达一般采用二维探测系统，探测结果呈现方式为垂直探测剖面。随着研究人员的进一步研究和地质雷达应用的需求，硬件性能逐渐提高，近距离的合成孔径雷达技术开始在地质雷达中开始使用，这样可以获得分辨率较高二维图像成像。而近些年随着阵列天线方面的技术不断的提高，实时的三维成像技术已开始在地质雷达中进行应用。
4.现有地质雷达系统存在以下问题：成像维度较低，通常利用运动的天线或线性阵列形成二维或三维成像结果，再由通过数据方法进行拼接得到大幅的图像，运动成像过程受地形约束，成像较为缓慢，分辨率较差，不利于目标识别。因此，开发一种新型的地质雷达天线结构十分有必要。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种地质雷达天线阵列，以解决上述技术问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
7.一种地质雷达天线阵列，包括金属基板，所述金属基板表面设有间隔设置的发射天线组和接收天线组，所述发射天线组和接收天线组均为由若干个天线单元均匀排列组成的二维平面阵列，所述天线单元与所述金属基板垂直设置固定在金属基板表面，且天线单元分为沿x轴方向延伸的水平极化天线和沿y轴方向延伸的垂直极化天线，所述水平极化天线和所述垂直极化天线配合形成所述二维平面阵列。
8.通过采用上述方案，水平极化天线和垂直极化天线配合形成二维平面阵列的发射天线组和接收天线组，在静止状态下也可以进行三维成像，有效提高了分辨率和成像速度，不受地形约束，有利于目标识别。
9.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：
10.进一步的，所述发射天线组包括沿y轴方向均匀间隔排列成一排的若干个所述天线单元，相邻所述天线单元相互垂直设置。
11.进一步的，所述接收天线组包括沿x轴方向均匀间隔设置的若干天线排，每个所述天线排由沿y轴方向均匀间隔排列的若干个所述天线单元组成，相邻所述天线单元相互垂直设置，相邻所述天线排相对称设置。
12.进一步的，所述发射天线组与相邻的所述天线排对称设置。
13.通过采用上述方案，天线单元均与金属基板垂直，相邻天线单元垂直设置形成二维平面阵列，整体结构均匀对称设置，便于成像控制。
14.进一步的，所述天线单元包括介质板，所述介质板两侧面对称设有覆铜结构形成vivaldi天线，所述介质板通过固定结构垂直安装在所述金属基板上，所述金属基板底面设有sma接头，所述sma接头穿过所述金属基板与所述天线单元连接馈电。
15.通过采用上述方案，介质板双面均覆铜设置形成双面vivaldi天线结构，有助于减少天线大小，便于提高天线排列紧凑度，提高成像速度和分辨率。
16.进一步的，所述固定结构包括若干l型支架，所述l型支架一侧与所述介质板底部贴合固定，另一侧面与所述金属基板表面贴合固定。
17.进一步的，所述金属基板底面设有与所述l型支架匹配的固定连接板，所述l型支架通过螺栓结构与所述固定连接板固定。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.1、本实用新型的发射天线组和接收天线组均采用水平极化天线和垂直极化天线配合形成所述二维平面阵列，能够在静止状态下实现三维成像，有效提高了分辨率和成像速度，不受地形约束，有利于目标识别；
20.2、本实用新型天线单元均与金属基板垂直，相邻天线单元垂直设置形成二维平面阵列，整体结构均匀对称设置，便于成像控制；
21.3、本实用新型天线单元的介质板双面均覆铜设置形成双面vivaldi天线结构，有助于减少天线大小，便于提高天线排列紧凑度，提高成像速度和分辨率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
23.图1是本实用新型的实施例的结构示意图。
24.图2是本实用新型的实施例的天线单元的立体结构示意图。
25.图3是本实用新型的实施例的天线单元的另一视角的结构示意图。
26.图中所示：
27.1、金属基板；
28.2、发射天线组；
29.3、接收天线组；
30.4、水平极化天线；
31.5、垂直极化天线；
32.6、介质板；
33.7、覆铜；
34.8、sma接头；
35.9、l型支架；
36.10、固定连接板。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
38.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
39.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
40.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.如图1
‑
3所示，本实施例提供的一种地质雷达天线阵列，包括金属基板1，金属基板1表面设有间隔设置的发射天线组2和接收天线组3。
43.发射天线组2和接收天线组3均为由若干个天线单元均匀排列组成的二维平面阵列。天线单元与金属基板1垂直设置固定在金属基板1表面，且天线单元分为沿x轴方向延伸的水平极化天线4和沿y轴方向延伸的垂直极化天线5，水平极化天线4和垂直极化天线5配合形成二维平面阵列。
44.天线单元包括介质板6，介质板6两侧面对称设有覆铜7结构形成vivaldi天线，介质板6通过固定结构垂直安装在金属基板1上，金属基板1底面设有sma接头8，sma接头8穿过金属基板1与天线单元连接馈电。
45.介质板6双面均覆铜7设置形成双面vivaldi天线结构，有助于减少天线大小，便于提高天线排列紧凑度，提高成像速度和分辨率。在具体实施时，采用两个单面覆铜7的vivaldi天线采用镜像对称方式压合组成天线单元，天线单元的厚度为3.04mm(单个单面覆铜7的vivaldi天线厚度为1.52mm)。
46.固定结构包括分设在介质板6两面四角的l型支架9，l型支架9一侧与介质板6底部贴合固定，另一侧面与金属基板1表面贴合固定。
47.金属基板1底面设有与l型支架9匹配的固定连接板10，l型支架9通过螺栓结构与固定连接板10固定。
48.发射天线组2包括沿y轴方向均匀间隔排列成一排的4个天线单元，其中水平极化天线4和垂直极化天线5交错设置，相邻的水平极化天线4的间距为550mm，整体发射天线组2
的长度为950mm。
49.接收天线组3包括沿x轴方向均匀间隔设置的两个天线排，每个天线排由沿y轴方向均匀间隔排列的四个天线单元组成，其中水平极化天线4和垂直极化天线5交错设置，相邻的水平极化天线4的间距为550mm，两个天线排之间的间距为520mm(相对应的垂直极化天线5之间的间距)，两个天线排与发射天线组2均对称设置。
50.考虑到天线阵列需要适用于多种雷达体制，如连续波体制的雷达。因为连续波体制的雷达存在直达波耦合的问题，需要通过加大发射天线组2与接收天线组3的间距增加收发天线之间的隔离度，将靠近发射天线组2的一排天线排与发射天线组2的间距设定为740mm(相对应的垂直极化天线5之间的间距)。
51.天线单元均与金属基板1垂直，相邻天线单元垂直设置形成二维平面阵列，整体结构均匀对称设置，便于成像控制。
52.本实施例的发射天线组2和接收天线组3均采用水平极化天线4和垂直极化天线5配合形成二维平面阵列，能够在静止状态下实现三维成像，有效提高了分辨率和成像速度，不受地形约束，有利于目标识别；
53.本实施例天线单元均与金属基板1垂直，相邻天线单元垂直设置形成二维平面阵列，整体结构均匀对称设置，便于成像控制；
54.本实施例天线单元的介质板6双面均覆铜7设置形成双面vivaldi天线结构，有助于减少天线大小，便于提高天线排列紧凑度，提高成像速度和分辨率。
55.本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
56.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
57.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。