專利名稱:超寬帶微帶偶極子天線陣及其脈沖超寬帶探測成像裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種超寬帶微帶偶極子天線陣及其脈沖超寬帶探測成像裝置，其超寬帶微帶偶極子天線陣的介質(zhì)板的上表面印制有多個微帶天線單元，這些微帶天線單元在介質(zhì)板的上表面環(huán)繞一個虛擬原點(diǎn)呈中心對稱分布，每3個相鄰的微帶天線單元的中心連線構(gòu)成一個虛擬等腰三角形。超寬帶微帶偶極子天線陣與前端控制電路相連接。前端控制電路經(jīng)高斯脈沖源接超寬帶接收機(jī)的數(shù)字輸出端。前端控制電路經(jīng)低噪聲小信號放大器接超寬帶接收機(jī)模擬輸入端。前端控制電路的控制輸入端通過并口線接超寬帶接收機(jī)。超寬帶接收機(jī)連接上位機(jī)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)簡單成本低，并且具有分辨率高、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、方便攜帶展開等特點(diǎn)，能夠快速獲得隱藏目標(biāo)位置信息。
【專利說明】超寬帶微帶偶極子天線陣及其脈沖超寬帶探測成像裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于脈沖超寬帶雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體設(shè)及一種超寬帶微帶偶極子天線 陣及其脈沖超寬帶探測成像裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 脈沖超寬帶雷達(dá)是一種基于亞納秒級脈沖的時域成像探測系統(tǒng)，其具有良好的穿 透性、高分辨率、高功率效率、高檢測率等特點(diǎn)，可對非金屬障礙物后或介質(zhì)中目標(biāo)進(jìn)行非 侵入式探測、定位、跟蹤和狀態(tài)分析，在反恐、救援、生物醫(yī)學(xué)、無損探測等領(lǐng)域獲得廣泛關(guān) 注。
[0003] 現(xiàn)有的一些脈沖超寬帶雷達(dá)雖然一定程度上實(shí)現(xiàn)了超寬帶探測定位，但在系統(tǒng)探 測精度、實(shí)現(xiàn)成本及難易程度上仍有待提高，究其原因主要是因?yàn)槊}沖超寬帶雷達(dá)天線時 域特性和相應(yīng)探測方法直接影響了整個系統(tǒng)的性能，并且特殊環(huán)境下手持式設(shè)備除了要求 脈沖超寬帶雷達(dá)具有較高分辨率，還要求系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)緊湊方便攜帶及展開，所W天線尺 寸不能過大。目前超寬帶雷達(dá)常用的天線形式主要有卿趴天線、Vivaldi天線和偶極子天 線，單個天線尺寸都比較大，孔徑相對較小，系統(tǒng)雖然可實(shí)現(xiàn)良好的距離分辨率，但由于天 線孔徑的限制，方位分辨率難W盡如人意。采用合成孔徑的方法，通過移動天線分時采集不 同方位上的回波信息，雖然可W提高方位分辨率，但卻無法合成運(yùn)動目標(biāo)回波，并且要求天 線移動位置精確控制，整個過程復(fù)雜費(fèi)時，特別是在特殊環(huán)境下難W實(shí)現(xiàn)。通過增加收發(fā)天 線數(shù)量擴(kuò)展孔徑的方法，雖然在一定程度上可W提高方位分辨率，同時具備探測運(yùn)動目標(biāo) 的能力，但是天線數(shù)量增加帶來的直接后果是系統(tǒng)龐大笨重，難W手持式應(yīng)用。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有脈沖超寬帶探測成像裝置的探測精度、實(shí) 現(xiàn)成本及難易程度的不足，提供一種超寬帶微帶偶極子天線陣及其脈沖超寬帶探測成像裝 置。
[0005] 為解決上述問題，本實(shí)用新型是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 超寬帶微帶偶極子天線陣，主要由介質(zhì)板和金屬反射板構(gòu)成。介質(zhì)板通過螺栓固 定于金屬反射板的正上方，且兩者之間存在一定的間隙。上述介質(zhì)板的上表面印制有多個 微帶天線單元，該些微帶天線單元在介質(zhì)板的上表面環(huán)繞一個虛擬原點(diǎn)呈中屯、對稱分布， 每3個相鄰的微帶天線單元的中屯、連線構(gòu)成一個虛擬等腰=角形，且每個虛擬等腰=角形 的大小形狀完全一致。每個微帶天線單元整體呈花瓣形，即每個微帶天線單元均由4個中 屯、對稱且相互獨(dú)立的天線瓣所構(gòu)成，其中2個水平相對設(shè)置的天線瓣形成水平偶極子天 線，另外2個垂直相對設(shè)置的天線瓣形成垂直偶極子天線。每個天線瓣的向內(nèi)一側(cè)即靠近 對稱中屯、一側(cè)設(shè)有饋電點(diǎn)，且每個饋電點(diǎn)上均接有一同軸線。每個微帶天線單元上的4條 同軸線的下端均穿過介質(zhì)板延伸至介質(zhì)板和金屬反射板之間，其中連接水平偶極子天線的 2條同軸線的下端相連在一起形成水平偶極子天線己倫，連接垂直偶極子天線的2根同軸 線的下端相連在一起形成垂直偶極子天線己倫。水平偶極子天線己倫的下端接有一條水平 偶極子天線饋線，該水平偶極子天線饋線的下端穿過金屬反射板向下引出。垂直偶極子天 線己倫的下端接有一條垂直偶極子天線饋線，該垂直偶極子天線饋線的下端同樣穿過金屬 反射板向下引出。
[0007] 上述方案中，介質(zhì)板和金屬反射板之間的距離為A/4,其中A為天線中屯、頻點(diǎn)波 長。
[000引上述方案中，構(gòu)成水平偶極子天線己倫的2根同軸線在距離介質(zhì)板A/4位置處 將2根同軸線的外導(dǎo)體焊接在一起，構(gòu)成垂直偶極子天線己倫的2根同軸線在距離介質(zhì)板 入/4位置處將2根同軸線的外導(dǎo)體焊接在一起，其中A為天線中屯、頻點(diǎn)波長。
[0009] 上述方案中，每個天線瓣均采用楠圓形和領(lǐng)結(jié)形混合的幾何形狀，其中天線瓣的 向外一側(cè)為楠圓形，天線瓣的向內(nèi)一側(cè)為領(lǐng)結(jié)形。
[0010] 上述方案中，介質(zhì)板上印制的微帶天線單元的個數(shù)為12個，其中環(huán)繞虛擬原點(diǎn)的 第一圈為4個天線單元，環(huán)繞虛擬原點(diǎn)的第二圈為8個天線單元。
[0011] 基于上述超寬帶微帶偶極子天線陣的脈沖超寬帶探測成像裝置，其特征在于：主 要由超寬帶微帶偶極子天線陣、前端控制電路、高斯脈沖源、低噪聲小信號放大器、超寬帶 接收機(jī)和上位機(jī)組成。超寬帶微帶偶極子天線陣與前端控制電路相連接。前端控制電路的 輸入端接高斯脈沖源輸出端，高斯脈沖源的同步輸入端連接超寬帶接收機(jī)的數(shù)字輸出端。 前端控制電路的輸出端接低噪聲小信號放大器，低噪聲小信號放大器的輸出端連接超寬帶 接收機(jī)模擬輸入端。前端控制電路的控制輸入端通過并口線接超寬帶接收機(jī)。超寬帶接收 機(jī)連接上位機(jī)。
[0012] 上述方案中，超寬帶微帶偶極子天線陣包含12個微帶天線單元。此時，前端控制 電路主要由發(fā)射接收選擇模塊和單元選擇模塊組成。發(fā)射接收選擇模塊由24個射頻單刀 二擲開關(guān)構(gòu)成。單元選擇模塊由2個結(jié)構(gòu)完全相同的發(fā)射單元選擇部分和接收單元選擇部 分組成，每個部分均由1個射頻單刀六擲開關(guān)和6個射頻單刀四擲開關(guān)構(gòu)成。發(fā)射單元選 擇部分的射頻單刀六擲開關(guān)的1個合接線端與高斯脈沖源相連，射頻單刀六擲開關(guān)的6個 分接線端各與1個射頻單刀四擲開關(guān)的合接線端相連。6個射頻單刀四擲開關(guān)的共24個 分接線端各連接發(fā)射接收選擇模塊中的1個射頻單刀二擲開關(guān)的分接線端中的其中一個。 接收單元選擇部分的射頻單刀六擲開關(guān)的1個合接線端與低噪聲小信號放大器相連，射頻 單刀六擲開關(guān)的6個分接線端各與1個射頻單刀四擲開關(guān)的合接線端相連。6個射頻單 刀四擲開關(guān)的共24個分接線端各連接發(fā)射接收選擇模塊中的1個射頻單刀二擲開關(guān)的分 接線端中的另一個。發(fā)射接收選擇模塊中的24個射頻單刀二擲開關(guān)分為2組，其中一組共 12個合接線端連接12個微帶天線單元的水平偶極子天線饋線，另一組共12個合接線端連 接12個微帶天線單元的垂直偶極子天線饋線。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)簡單成本低，并且具有分辨率高、結(jié)構(gòu)簡單緊 湊、方便攜帶展開等特點(diǎn)，能夠快速獲得隱藏目標(biāo)位置信息。

【附圖說明】

[0014] 圖1為一種基于微帶偶極子天線陣的脈沖超寬帶探測成像裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015] 圖2為超寬帶微帶偶極子天線陣的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3為圖2的側(cè)視圖。
[0017] 圖4為微帶天線單元在介質(zhì)板上的分布示意圖。
[001引圖5為微帶天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖6為微帶天線單元的單個偶極子天線的幾何結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖7為前端控制電路的原理示意圖。
[0021] 圖8為超寬帶接收機(jī)的等效采樣原理圖。
[0022] 圖9為超寬帶接收機(jī)的數(shù)據(jù)重組原理圖。
[0023] 圖10為一種基于微帶偶極子天線陣的脈沖超寬帶探測成像方法流程圖。
[0024] 圖11為一種基于微帶偶極子天線陣的脈沖超寬帶探測成像裝置XFDTD實(shí)驗(yàn)場景 圖。
[0025] 圖12為一種基于微帶偶極子天線陣的脈沖超寬帶探測成像裝置的目標(biāo)成像圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 基于微帶偶極子天線陣的脈沖超寬帶探測成像裝置，如圖1所示，主要由超寬帶 微帶偶極子天線陣、前端控制電路、高斯脈沖源、低噪聲小信號放大器、超寬帶接收機(jī)和上 位機(jī)組成。超寬帶微帶偶極子天線陣通過饋線與前端控制電路連接。前端控制電路的輸入 端接高斯脈沖源，高斯脈沖源的同步輸入端連接超寬帶接收機(jī)的數(shù)字輸出端。前端控制電 路的輸出端接低噪聲小信號放大器，低噪聲小信號放大器的輸出端連接超寬帶接收機(jī)模擬 輸入端。前端控制電路的控制輸入端通過并口線接超寬帶接收機(jī)。超寬帶接收機(jī)通過超寬 帶接收機(jī)的USB2. 0接口連接上位機(jī)。
[0027] 上述超寬帶微帶偶極子天線陣為本實(shí)用新型的主要改進(jìn)點(diǎn)，如圖2和3所示，主要 由介質(zhì)板和金屬反射板構(gòu)成。介質(zhì)板通過螺栓固定于金屬反射板的正上方，且兩者之間存 在一定的間隙。上述介質(zhì)板的上表面印制有多個微帶天線單元，該些微帶天線單元在介質(zhì) 板的上表面環(huán)繞一個虛擬原點(diǎn)呈中屯、對稱分布，每3個相鄰的微帶天線單元的中屯、連線 構(gòu)成一個虛擬等腰=角形，且每個虛擬等腰=角形的大小形狀完全一致。每個微帶天線單 元整體呈花瓣形，即每個微帶天線單元均由4個中屯、對稱且相互獨(dú)立的天線瓣所構(gòu)成，其 中2個水平相對設(shè)置的天線瓣形成水平偶極子天線，另外2個垂直相對設(shè)置的天線瓣形成 垂直偶極子天線。每個天線瓣的向內(nèi)一側(cè)即靠近對稱中屯、一側(cè)設(shè)有饋電點(diǎn)，且每個饋電點(diǎn) 上均接有一同軸線。每個微帶天線單元上的4條同軸線的下端均穿過介質(zhì)板延伸至介質(zhì)板 和金屬反射板之間，其中連接水平偶極子天線的2條同軸線的下端相連在一起形成水平偶 極子天線己倫，連接垂直偶極子天線的2根同軸線的下端相連在一起形成垂直偶極子天線 己倫。水平偶極子天線己倫的下端接有一條水平偶極子天線饋線，該水平偶極子天線饋線 的下端穿過金屬反射板向下引出。垂直偶極子天線己倫的下端接有一條垂直偶極子天線饋 線，該垂直偶極子天線饋線的下端同樣穿過金屬反射板向下引出。
[002引超寬帶微帶偶極子天線陣設(shè)計除了要考慮其帶寬、增益、極化和體積外，還要盡量 減小微帶天線單元之間的禪合。通常減小禪合的方法是增大單元間距離，但該會增大天線 陣體積，并且會導(dǎo)致天線陣出現(xiàn)柵瓣問題。此外，在寬頻天線陣中，柵瓣將是一個嚴(yán)重的問 題，因?yàn)槎嗖ò陼瑫r接收到來自不同方向的數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生干擾。為了抑制柵瓣，本實(shí)用 新型的天線陣設(shè)計采用了虛擬相位中屯、的概念，虛擬相位中屯、并不是實(shí)際微帶天線單元物 理相位中屯、，只是設(shè)計在實(shí)際兩個微帶天線單元幾何中屯、位置虛擬出來的天線相位中屯、， 該樣微帶天線單元之間距離在可接受禪合范圍內(nèi)較小一半，出現(xiàn)柵瓣最大頻率增大一倍。 考慮到天線陣體積和探測精度，本實(shí)用新型所設(shè)計超寬帶偶極子微帶天線陣的微帶天線單 元數(shù)量為12個，雙線性計劃配置，微帶天線單元相對位置采用=角柵格結(jié)構(gòu)，其中環(huán)繞虛 擬原點(diǎn)的第一圈為4個天線單元，環(huán)繞虛擬原點(diǎn)的第二圈為8個天線單元，W有效減小天線 陣面積。在本實(shí)施例中，每3個相鄰的微帶天線單元的中屯、連線構(gòu)成一個虛擬等腰=角形 的2個底角為37°，腰長為125mm，底邊長200mm，高長75mm。參見圖4。在本實(shí)施例中，超寬 帶偶極子微帶天線陣包括介質(zhì)板、12個花瓣形的微帶天線單元、金屬反射板即侶板、24個 己倫和天線饋線。其中所述介質(zhì)板采用R04003材料，厚度為1. 6mm，大小為540mmX450mm， 四角位置通過塑料螺栓固定到金屬反射板上。所述12個花瓣形狀的微帶天線單元，每個微 帶天線單元分別由水平偶極子天線和垂直偶極子天線組成，通過電路板印制技術(shù)印制在介 質(zhì)板表面。單個天線瓣采用楠圓形和=角形（領(lǐng)結(jié)形）混合的幾何形狀，參見圖6,易于實(shí)現(xiàn) 微帶天線單元形成雙線性極化配置。所述金屬反射板厚度為3mm，大小為600mmX 500mm，通 過塑料螺栓固定在介質(zhì)板背面，兩者之間距離為天線中屯、頻點(diǎn)波長四分之一，從而避免后 天線陣后向福射產(chǎn)生干擾。所述己倫由一長一短兩根同軸線組成，將同軸線一端從介質(zhì)板 背面穿過至微帶天線單元饋電點(diǎn)位置，把長同軸線的外導(dǎo)體焊接在偶極子的一個振臂上， 并將該同軸線的內(nèi)導(dǎo)體和短同軸線的外導(dǎo)體焊接在偶極子天線的另一個振臂上，同時在距 離介質(zhì)板四分之一波長位置處將兩根同軸線的外導(dǎo)體焊接在一起。所述天線饋線為構(gòu)成己 倫的長同軸線所剩余部分，要求24根天線饋線的長度相等，其另一端由金屬反射板上的小 孔穿過，用SMA轉(zhuǎn)接頭連接至天線陣前端控制電路，參見圖5。
[0029] 超寬帶微帶偶極子天線陣要實(shí)現(xiàn)一個虛擬相位中屯、，在實(shí)際使用中，任意時刻只 能對天線陣中一個偶極子激勵，并用另一個與其同極化的相鄰偶極子接收回波，從而組成 一個發(fā)射/接收雙站。從而在該種模式下，每個偶極子天線發(fā)射脈沖和接收回波是相互獨(dú) 立的，即每個偶極子天線單獨(dú)受控。依次選擇所有相鄰的兩個相同極化的偶極子組成發(fā)射 接收雙站，就可W實(shí)現(xiàn)所有的虛擬相位中屯、。所W在天線陣和接收機(jī)之間就需要天線陣前 端控制模塊來協(xié)調(diào)工作。如圖7所示，前端控制電路由單元選擇模塊和發(fā)射接收選擇模塊 組成，模塊采用射頻開關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)，具有雙向?qū)üδ堋Ｋ鰡卧x擇模塊分別集成于2塊 FR4介質(zhì)板A和B上。介質(zhì)板A主要由1個射頻單刀六擲開關(guān)（SP6T，HMC252QS24)用微帶 線連接6個射頻單刀四擲開關(guān)（SP4T，HMC241QS16)構(gòu)成，即有1路模擬輸入（輸出）24路 模擬輸出（輸入）；其模擬輸入接高斯脈沖源，用于天線陣發(fā)射單元選擇，脈沖信號經(jīng)過介 質(zhì)板A傳輸至發(fā)射單元偶極子。介質(zhì)板B與介質(zhì)板A的結(jié)構(gòu)相同，其模擬輸出接低噪聲小 信號放大器，用于天線陣接收單元選擇，回波信號經(jīng)過介質(zhì)板B傳輸至低噪放。所述發(fā)射接 收選擇模塊，分別集成于3塊FR4介質(zhì)板C、D和E上。S塊介質(zhì)板C、D和E的結(jié)構(gòu)相同， 每塊介質(zhì)板C、D和E主要由8個射頻單刀二擲開關(guān)（SP2T，HMC245QS16)及微帶線構(gòu)成，即 有8個子路，每路有1個輸出（輸入）端2個輸入（輸出）端。其輸出端接超寬帶微帶偶 極子天線陣的微帶天線單元的天線饋線，兩個輸入端分別用同軸線連接介質(zhì)板A和介質(zhì)板 B，用于發(fā)射脈沖或接收回波。單元選擇模塊和發(fā)射接收選擇模塊控制輸入端接接收機(jī)，由 系統(tǒng)主控電路輸出通道選擇控制字，控制天線陣單元發(fā)射脈沖和接收回波。
[0030] W超寬帶微帶偶極子天線陣垂直極化配置為例，主要包括W下步驟：
[0031] 步驟1 ;系統(tǒng)主控電路選擇6號單元垂直偶極子作為發(fā)射天線，然后依次選擇1、 3、 4、7、8、9、11號單元垂直偶極子作為接收天線，超寬帶接收機(jī)分別采集存儲各通道回波信 號。
[0032] 步驟2;系統(tǒng)主控電路選擇7號單元垂直偶極子作為發(fā)射天線，然后依次選擇2、4、 5、8、10、12號單元垂直偶極子作為接收天線，超寬帶接收機(jī)分別采集存儲各通道回波信號。
[0033] 步驟3 ;系統(tǒng)主控電路選擇11號單元垂直偶極子作為發(fā)射天線，然后依次選擇8、 9、12號單元垂直偶極子作為接收天線，超寬帶接收機(jī)分別采集存儲各通道回波信號。
[0034] 步驟4 ;系統(tǒng)主控電路選擇2號單元垂直偶極子作為發(fā)射天線，然后依次選擇1、 4、 5號單元垂直偶極子作為接收天線，超寬帶接收機(jī)分別采集存儲各通道回波信號。
[0035] 步驟5 ;系統(tǒng)主控電路選擇3號單元垂直偶極子作為發(fā)射天線，然后依次選擇1、8 號單元垂直偶極子作為接收天線，超寬帶接收機(jī)分別采集存儲各通道回波信號。
[0036] 步驟6 ;系統(tǒng)主控電路選擇10號單元垂直偶極子作為發(fā)射天線，然后依次選擇5、 12號單元垂直偶極子作為接收天線，超寬帶接收機(jī)分別采集存儲各通道回波信號。
[0037] 步驟7 ;系統(tǒng)主控電路選擇1號單元垂直偶極子作為發(fā)射天線，選擇2號單元垂直 偶極子作為接收天線，超寬帶接收機(jī)采集存儲該通道回波信號。
[003引步驟8 ;系統(tǒng)主控電路選擇11號單元垂直偶極子作為發(fā)射天線，選擇12號單元垂 直偶極子作為接收天線，超寬帶接收機(jī)采集存儲該通道回波信號。
[0039] 超寬帶接收機(jī)實(shí)現(xiàn)了回波信號等效采樣和數(shù)據(jù)傳輸，其主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換器、時鐘 產(chǎn)生電路、步進(jìn)延時電路、雙口隨機(jī)存儲器、采樣重組電路、USB數(shù)據(jù)傳輸控制電路、USB2. 0 接口和系統(tǒng)主控電路構(gòu)成。其模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用ADI公司緩沖型模數(shù)轉(zhuǎn)換巧片AD9467,16 位采樣精度，最高采樣率250MSPS，工作參數(shù)可由SPI接口配置；其模擬前端電路采用寬帶 (4. 5?3000MHz)己倫（TC1-1-13M)禪合，在回波信號頻帶范圍內(nèi)改善增益平坦度，同時 保持模數(shù)轉(zhuǎn)換器高信噪比和動態(tài)范圍，完成前端信號調(diào)理。時鐘產(chǎn)生電路采用TI公司的 LMK03002,通過SPI接口配置可輸出頻率范圍為1?862MHz LV陽化時鐘，抖動低于400fs。 步進(jìn)延時電路采用MIC服L公司的SY89295,可編程產(chǎn)生lOps精度，最大10ns延時。雙口 隨機(jī)存儲器、采樣重組電路、USB數(shù)據(jù)傳輸控制電路和系統(tǒng)主控電路采用ALTERA公司的 EP2C20F484C6N實(shí)現(xiàn)。USB2. 0接口采用的是切press公司的CY7C68013,最高數(shù)據(jù)傳輸速率 480Mbps。系統(tǒng)主控電路是系統(tǒng)工作的核屯、部分，首先通過USB2. 0接口接收上位機(jī)的控制 字，配置啟動時鐘產(chǎn)生電路產(chǎn)生同步時鐘和采樣時鐘。同步時鐘觸發(fā)脈沖源產(chǎn)生高斯脈沖 序列送入前端控制電路，作為發(fā)射信號；采樣時鐘接步進(jìn)延時電路，輸出步進(jìn)延時時鐘作為 模數(shù)轉(zhuǎn)換器等效采樣時鐘。然后主控電路配置天線前端控制電路，選擇同極化相鄰天線陣 單元偶極子組成發(fā)射/接收雙站，等效采樣開始。等效采樣原理，如圖8所示，回波信號周 期為T0,模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣周期為Ts，遠(yuǎn)低于回波信號奈奎斯特采樣頻率；每個脈沖重復(fù)開 始時刻，主控電路編程SY89295對采樣時鐘精確延時A t，然后每個脈沖重復(fù)周期模數(shù)轉(zhuǎn)換 器采樣得到N點(diǎn)，重復(fù)采樣M周期后得到NXM點(diǎn)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出接雙口隨機(jī)存儲器 的一個數(shù)據(jù)輸入端，同時波形重組電路為該數(shù)據(jù)端提供寫地址；雙口隨機(jī)存儲器另一數(shù)據(jù) 端和地址端接USB數(shù)據(jù)傳輸控制電路。數(shù)據(jù)重組原理，如圖9所示，雙口隨機(jī)存儲器存儲深 度為NXM，平均分為N段；模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出與波形重組電路地址輸出同步，模數(shù)轉(zhuǎn)換器 第一個回波周期采樣得到的N點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)分別放在雙口隨機(jī)存儲器每一段的起始位置；然 后第二個回波周期的N點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)分別放在雙口隨機(jī)存儲器每一段的第二個位置，W此類 推完成NXM點(diǎn)采樣重組。完成一帖數(shù)據(jù)采樣重組后，USB數(shù)據(jù)傳輸控制電路讀取雙口隨機(jī) 存儲器數(shù)據(jù)，通過USB2. 0接口送入上位機(jī)處理，完成一次目標(biāo)探測。
[0040] 上述無載波脈沖超寬帶雷達(dá)裝置對隱藏目標(biāo)探測成像具體流程，如圖10所示，目 標(biāo)探測由W下步驟完成：
[0041] A1 ;接收控制字。超寬帶接收機(jī)上電后開始工作，系統(tǒng)主控電路首先通過USB2.0 接口接收并存儲上位機(jī)發(fā)送的工作參數(shù)控制字。
[0042] A2 ;配置裝置工作參數(shù)。系統(tǒng)主控電路配置時鐘產(chǎn)生電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作參數(shù)， 設(shè)定采樣周期Ts、脈沖同步周期TO和步進(jìn)延時電路延時步長At。模數(shù)轉(zhuǎn)換器每個回波周 期采樣點(diǎn)數(shù)N、等效采樣周期數(shù)M和Ts、TO、A t的關(guān)系為：
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 超寬帶微帶偶極子天線陣，其特征在于；主要由介質(zhì)板和金屬反射板構(gòu)成；介質(zhì)板 通過螺栓固定于金屬反射板的正上方，且兩者之間存在一定的間隙；上述介質(zhì)板的上表面 印制有多個微帶天線單元，該些微帶天線單元在介質(zhì)板的上表面環(huán)繞一個虛擬原點(diǎn)呈中屯、 對稱分布，每3個相鄰的微帶天線單元的中屯、連線構(gòu)成一個虛擬等腰=角形，且每個虛擬 等腰=角形的大小形狀完全一致； 每個微帶天線單元整體呈花瓣形，即每個微帶天線單元均由4個中屯、對稱且相互獨(dú)立 的天線瓣所構(gòu)成，其中2個水平相對設(shè)置的天線瓣形成水平偶極子天線，另外2個垂直相對 設(shè)置的天線瓣形成垂直偶極子天線；每個天線瓣的向內(nèi)一側(cè)即靠近對稱中屯、一側(cè)設(shè)有饋電 點(diǎn)，且每個饋電點(diǎn)上均接有一同軸線；每個微帶天線單元上的4條同軸線的下端均穿過介 質(zhì)板延伸至介質(zhì)板和金屬反射板之間，其中連接水平偶極子天線的2條同軸線的下端相連 在一起形成水平偶極子天線己倫，連接垂直偶極子天線的2根同軸線的下端相連在一起形 成垂直偶極子天線己倫；水平偶極子天線己倫的下端接有一條水平偶極子天線饋線，該水 平偶極子天線饋線的下端穿過金屬反射板向下引出；垂直偶極子天線己倫的下端接有一條 垂直偶極子天線饋線，該垂直偶極子天線饋線的下端同樣穿過金屬反射板向下引出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶微帶偶極子天線陣，其特征在于：介質(zhì)板和金屬反射 板之間的距離為A/4,其中A為天線中屯、頻點(diǎn)波長。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶微帶偶極子天線陣，其特征在于：構(gòu)成水平偶極子天 線己倫的2根同軸線在距離介質(zhì)板A /4位置處將2根同軸線的外導(dǎo)體焊接在一起，構(gòu)成垂 直偶極子天線己倫的2根同軸線在距離介質(zhì)板A /4位置處將2根同軸線的外導(dǎo)體焊接在 一起，其中A為天線中屯、頻點(diǎn)波長。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶微帶偶極子天線陣，其特征在于：每個天線瓣均采用 楠圓形和領(lǐng)結(jié)形混合的幾何形狀，其中天線瓣的向外一側(cè)為楠圓形，天線瓣的向內(nèi)一側(cè)為 領(lǐng)結(jié)形。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶微帶偶極子天線陣，其特征在于：介質(zhì)板上印制的微 帶天線單元的個數(shù)為12個，其中環(huán)繞虛擬原點(diǎn)的第一圈為4個天線單元，環(huán)繞虛擬原點(diǎn)的 第二圈為8個天線單元。6. 基于權(quán)利要求1?5中任意一項所述超寬帶微帶偶極子天線陣的脈沖超寬帶探測 成像裝置，其特征在于；主要由超寬帶微帶偶極子天線陣、前端控制電路、高斯脈沖源、低噪 聲小信號放大器、超寬帶接收機(jī)和上位機(jī)組成；超寬帶微帶偶極子天線陣與前端控制電路 相連接；前端控制電路的輸入端接高斯脈沖源輸出端，高斯脈沖源的同步輸入端連接超寬 帶接收機(jī)的數(shù)字輸出端；前端控制電路的輸出端接低噪聲小信號放大器，低噪聲小信號放 大器的輸出端連接超寬帶接收機(jī)模擬輸入端；前端控制電路的控制輸入端通過并口線接超 寬帶接收機(jī)；超寬帶接收機(jī)連接上位機(jī)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈沖超寬帶探測成像裝置，其特征在于：超寬帶微帶偶極子 天線陣包含12個微帶天線單元；此時，前端控制電路主要由發(fā)射接收選擇模塊和單元選擇 模塊組成；發(fā)射接收選擇模塊由24個射頻單刀二擲開關(guān)構(gòu)成；單元選擇模塊由2個結(jié)構(gòu)完 全相同的發(fā)射單元選擇部分和接收單元選擇部分組成，每個部分均由1個射頻單刀六擲開 關(guān)和6個射頻單刀四擲開關(guān)構(gòu)成； 發(fā)射單元選擇部分的射頻單刀六擲開關(guān)的1個合接線端與高斯脈沖源相連，射頻單刀 六擲開關(guān)的6個分接線端各與1個射頻單刀四擲開關(guān)的合接線端相連；6個射頻單刀四擲 開關(guān)的共24個分接線端各連接發(fā)射接收選擇模塊中的1個射頻單刀二擲開關(guān)的分接線端 中的其中一個； 接收單元選擇部分的射頻單刀六擲開關(guān)的1個合接線端與低噪聲小信號放大器相連， 射頻單刀六擲開關(guān)的6個分接線端各與1個射頻單刀四擲開關(guān)的合接線端相連；6個射頻 單刀四擲開關(guān)的共24個分接線端各連接發(fā)射接收選擇模塊中的1個射頻單刀二擲開關(guān)的 分接線端中的另一個； 發(fā)射接收選擇模塊中的24個射頻單刀二擲開關(guān)分為2組，其中一組共12個合接線端 連接12個微帶天線單元的水平偶極子天線饋線，另一組共12個合接線端連接12個微帶天 線單元的垂直偶極子天線饋線。
【文檔編號】H01Q21-24GK204289722SQ201420736735
【發(fā)明者】歐陽繕, 魏艷明, 謝躍雷, 晉良念, 劉慶華, 蔣俊正, 陳紫強(qiáng) [申請人]桂林電子科技大學(xué)