[發明專利]應用于探地雷達的地表可重構阻抗匹配方法及裝置

有效

• 申請號: 202010528390.5
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111487618B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 郭林燕;尹曜田;趙曉;張啟升;李波
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 郭衛芹

本發明實施例提供一種應用于探地雷達的地表可重構阻抗匹配方法及裝置，所述方法包括：根據反射波束與測試波束的幅值比確定當前探測環境的等效阻抗；若判斷獲知預設的碼表中包含所述等效阻抗，則根據所述等效阻抗匹配其對應的控制參數；所述碼表存儲有若干種場景下的特征阻抗及其對應的控制參數；將所述控制參數發送至可重構阻抗匹配層，以使其調節自身的特征阻抗。本發明實施例提供的應用于探地雷達的地表可重構阻抗匹配方法及裝置，針對探地雷達探測過程中的地表強反射，通過監測環境的實時阻抗，并動態調節匹配層的特征阻抗，實現探地雷達與探測環境的自適應阻抗匹配，減小地表強反射回波，增加饋入地下的有效探測能量，提高探測深度和信噪比。

技術領域

本發明涉及探地雷達技術領域，尤其涉及一種應用于探地雷達的地表可重構阻抗匹配方法及裝置。

背景技術

探地雷達的天線一般是以無限大自由空間(即：空氣)為負載進行設計并測試其性能。在實際探測過程中，探測環境(比如：水泥地、沙地等非空氣的物質環境)位于探地雷達天線的近場區域，由于探測環境的阻抗與空氣的阻抗不同，使得探地雷達天線的性能受到影響，無法正常輻射出設計時的高增益電磁波束。此外，探地雷達的天線一般與地面有一定的距離，一般為幾厘米到半米。由于空氣與探測環境介質之間的阻抗突變，會產生遠大于異常體回波信號的反射回波(即：地表強反射)，降低了異常體探測的信噪比，并且造成了能量的浪費，大大削弱了探地雷達系統的探測能力和探測精度。

現有技術中，常見的針對地表強反射的方法是通過時間選通錯開地表強回波，減小對接收機的影響，但不能有效增加饋入地下的電磁波能量，無法提高系統的信噪比和探測深度。

具有阻抗固定的單層或者多層介質阻抗匹配層的探地雷達，應用場景有限，只能針對固定阻抗的某一種探測環境使用，無法針對不同的探測環境進行阻抗匹配。

發明內容

本發明實施例提供一種應用于探地雷達的地表可重構阻抗匹配方法及裝置，用于解決現有技術中的上述技術問題。

為了解決上述技術問題，第一方面，本發明實施例提供一種應用于探地雷達的地表可重構阻抗匹配方法，包括：

根據反射波束與測試波束的幅值比確定當前探測環境的等效阻抗；

若判斷獲知預設的碼表中包含所述等效阻抗，則根據所述等效阻抗匹配其對應的控制參數；所述碼表存儲有若干種場景下的特征阻抗及其對應的控制參數；

將所述控制參數發送至可重構阻抗匹配層，以使其調節自身的特征阻抗。

進一步地，所述根據反射波束與測試波束的幅值比確定當前探測環境的等效阻抗之后，還包括：

若判斷獲知所述碼表中不包含所述等效阻抗，則根據調節控制過程中特征阻抗在史密斯圓圖上的變化規律，通過迭代最小化進行優化，逼近目標阻抗，確定新的控制參數。

進一步地，所述確定新的控制參數之后，還包括：

將特征阻抗和新的控制參數存入所述碼表。

第二方面，本發明實施例提供一種應用于探地雷達的阻抗控制器，包括：

確定模塊，用于根據反射波束與測試波束的幅值比確定當前探測環境的等效阻抗；

匹配模塊，用于若判斷獲知預設的碼表中包含所述等效阻抗，則根據所述等效阻抗匹配其對應的控制參數；所述碼表存儲有若干種場景下的特征阻抗及其對應的控制參數；

發送模塊，用于將所述控制參數發送至可重構阻抗匹配層，以使其調節自身的特征阻抗。

第三方面，本發明實施例提供一種應用于探地雷達的地表可重構阻抗匹配系統，包括：發射天線、接收天線、可重構阻抗匹配層和阻抗控制器；

所述發射天線、所述接收天線和所述可重構阻抗匹配層分別與所述阻抗控制器相連接；