[发明专利]一种混合加载的双极化探地雷达阵列天线

说明书

本发明属于探地雷达相关技术领域，其公开了一种混合加载的双极化探地雷达阵列天线，天线包括相互垂直的垂直极化天线组和水平极化天线组以及射频开关，其中：垂直极化天线组包括背部均设有屏蔽腔体的垂直极化发射天线和垂直极化接收天线；水平极化天线组包括背部均设有屏蔽腔体的水平极化发射天线和水平极化接收天线；垂直极化发射天线和水平极化发射天线通过所述射频开关连接；垂直极化接收天线与水平极化接收天线通过射频开关连接。本申请可有效提高现有单极化探地雷达的探测能力，从而获取更多地下异质体信息，并且单次探测可得到两幅雷达图像，大大提高了探测效率。

技术领域

本发明属于探地雷达相关技术领域，更具体地，涉及一种混合加载的双极化探地雷达阵列天线。

背景技术

探地雷达作为一种先进的无损探测技术，其具有探测精度高、适应范围广、携带方便和工作高效等优点，被广泛应用于桥梁检测、路面质量检测、混凝土钢筋直径预测、地下管道检测、树干空洞检测、冰川厚度探测、地下金属与非金属未爆检测、地质裂缝检测及地下污染物监测等。

探地雷达技术起源于二十世纪初，在二十世纪中后期得到了较快的发展。而我国的探地雷达研究起步较晚，前期主要侧重于理论研究和单元技术开发，在二十世纪七十年代初期我国开始研制探地雷达样机，我国及时参考国外先进设备的设计，经过几十年的努力研发出一系列国产探地雷达样机。探地雷达天线作为探地雷达系统的一个关键组成部分，其性能的好坏直接影响到探测精度和探测深度。探地雷达天线由发射天线和接收天线组成，发射天线将高频电信号转换为高频电磁波辐射到地下媒质中，当电磁波在媒质中传播时遇到异质体会发生散射，接收天线接收异质体的部分散射回波，对其进行雷达成像从而实现地下探测。

现有探地雷达天线形式主要有平面蝶形天线、喇叭天线、Vivaldi天线等，其中应用最为广泛的是平面蝶形天线，因为其具有体积小，制作简单，便于携带等优点。目前市面上所使用的探地雷达天线主要为单一加载形式的单极化平面蝶形天线，存在低频时域振铃和探测方位不全面的问题，极大的限制了雷达天线的探测精度和应用范围。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种混合加载的双极化探地雷达阵列天线，本申请采用相互垂直的垂直极化天线组和水平极化天线组，使得单次扫描时可以得到垂直极化和水平极化两幅雷达图像，提高了探测效率和探测范围；同时，本申请采用分布式电阻加载和屏蔽腔加载两种加载方式，特殊设计的分布式电阻加载几乎不影响天线辐射效率，同时可消除天线壁面产生的高频驻波反射，采用屏蔽腔消除低频反射成分，因此可以有效减少驻波反射，大大扩展天线的工作带宽；再者，本申请中的发射天线和接收天线间距可调，可通过调节两者间距减少直耦波和地面反射波的干扰，提高系统的接收机灵敏度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种混合加载的双极化探地雷达阵列天线，其特征在于，所述天线包括相互垂直的垂直极化天线组和水平极化天线组以及射频开关，其中：所述垂直极化天线组包括背部均设有屏蔽腔体的垂直极化发射天线和垂直极化接收天线；所述水平极化天线组包括背部均设有屏蔽腔体的水平极化发射天线和水平极化接收天线；所述垂直极化发射天线和水平极化发射天线通过所述射频开关连接；所述垂直极化接收天线与水平极化接收天线通过所述射频开关连接。

优选地，所述垂直极化发射天线、垂直极化接收天线、水平极化发射天线以及水平极化接收天线均包括天线巴伦，输入端与所述天线巴伦平衡端连接的蝶形天线以及输出端与所述天线巴伦非平衡端连接的同轴馈电。

优选地，所述蝶形天线包括顶角相对的两三角形金属箔，所述三角形金属箔的一边连接多个间隔的小矩形金属箔，每一所述小矩形金属箔上均设有多个间隔的贴片电阻。

优选地，所述多个间隔的小矩形金属箔相互平行且相邻两小矩形金属箔的距离均相等。

优选地，所述屏蔽腔体内设有吸波材料。

优选地，所述垂直极化发射天线、垂直极化接收天线、水平极化发射天线以及水平极化接收天线通过金属片与所述屏蔽腔体连接。