探地雷達(dá)的脈沖發(fā)生器設(shè)計與相位成像研究.pdf

1、在地質(zhì)研究領(lǐng)域，探地雷達(dá)的應(yīng)用價值越來越高，例如在地質(zhì)科研領(lǐng)域；在工程應(yīng)用中，建筑工程人員利用探地雷達(dá)進(jìn)行地下介質(zhì)分布情況的探測等。正因為探地雷達(dá)應(yīng)用場景之多，所以對于探地雷達(dá)的性能指標(biāo)的要求也就更加多而復(fù)雜。探地雷達(dá)發(fā)射高壓脈沖信號，通過接收目標(biāo)所反射的信號，再進(jìn)一步對接收信號做分析處理進(jìn)行二維成像。雷達(dá)脈沖能夠探測到的深度與脈沖頻率有關(guān)，不同頻段的雷達(dá)適應(yīng)于不同深度的應(yīng)用場景。而傳統(tǒng)的探地雷達(dá)發(fā)射信號頻段單一，無法適應(yīng)多個應(yīng)用場景，

2、大大限制了探地雷達(dá)的應(yīng)用價值。所以在考慮如何提高單一探地雷達(dá)設(shè)備的適應(yīng)性時，提高探地雷達(dá)脈沖發(fā)生器的發(fā)射頻段可調(diào)節(jié)性是一個可行的方案；另一方面，傳統(tǒng)的探地雷達(dá)基于若干個反射信號的瞬時振幅生成雷達(dá)二維圖像，基于瞬時振幅的二維圖像分辨率低，不利于觀測，而由于電磁波信號在穿越電磁特性差異較大的兩種介質(zhì)時相位發(fā)生突變，所以我們考慮通過提取雷達(dá)反射信號的瞬時相位信息，生成基于瞬時相位雷達(dá)二維圖像來解決或改善這一問題；
　　本研究介紹了探地雷

3、達(dá)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，傳統(tǒng)探地雷達(dá)設(shè)備應(yīng)用場景及其優(yōu)缺點，討論了傳統(tǒng)雷達(dá)脈沖發(fā)生方法的原理及優(yōu)缺點。由于單個探地雷達(dá)裝置通常只能提供一個頻段的雷達(dá)脈沖信號，探地雷達(dá)可探測的深度與雷達(dá)脈沖頻段有關(guān)，這使得探地雷達(dá)的適應(yīng)性受到限制，所以提出一種基于光誘導(dǎo)開關(guān)的通過脈沖合成生產(chǎn)高壓雷達(dá)脈沖的方法來設(shè)計雷達(dá)脈沖發(fā)生器。該方法通過將兩個方向相反的窄脈沖在時域上相加，通過控制兩個脈沖之間的相對時延來改變合成信號的中心頻段。介紹了該方法的理論推導(dǎo)和硬件

4、實現(xiàn)方案，并在之后的章節(jié)中進(jìn)行了仿真進(jìn)行驗證；探地雷達(dá)系統(tǒng)還包括二維圖像生成模塊，用于數(shù)據(jù)可視化以及探測結(jié)果顯示。介紹了基于瞬時振幅的傳統(tǒng)成像方法，由于該方法成像很多情況下并不能足夠清晰地觀察被探測物，因此本文引入了基于瞬時相位的成像方法。為了提取雷達(dá)信號中瞬時相位信息，本文介紹了經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解及希爾伯特頻譜，介紹了算法原理并分析了其優(yōu)缺點，并提出EMD邊緣效應(yīng)的優(yōu)化方案。最后進(jìn)行了相關(guān)的仿真實驗驗證，并對實驗結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析，最后得