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CN118554166B - 一种钻孔多频雷达的天线模组 - Google Patents

一种钻孔多频雷达的天线模组

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CN118554166B CN202410965216.5A CN202410965216A CN118554166B CN 118554166 B CN118554166 B CN 118554166B CN 202410965216 A CN202410965216 A CN 202410965216A CN 118554166 B CN118554166 B CN 118554166B
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李涛涛
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王�锋
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Pingxiang University
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Abstract

本发明提供一种钻孔多频雷达的天线模组，包括发射仓、接收仓和收发仓连接块。发射仓由发射机、蝶形辐射面、屏蔽壳、阻抗匹配电阻和填充块组成，用于接收固定频率的电磁波信号。接收仓由接收机、蝶形辐射面、屏蔽壳、阻抗匹配电阻和填充块组成，用于接收固定频率的电磁波信号。发射仓与接收仓通过收发仓连接块相互连接，形成一个固定频率的天线模组。本发明提供的天线模组，将天线辐射面与发射（接收）机集成为一体，为收发天线的模块化设计提供了可能，配合多通道雷达信号采集与控制卡即可实现在探测时按需选择、增加或删减目标频率的收发天线。这种天线模组的设计可大大缩短钻孔多频雷达设备开发或组建的时间，提升设备的便捷性与实用性。

Description

一种钻孔多频雷达的天线模组
技术领域
本发明涉及钻孔雷达领域，具体涉及一种钻孔多频雷达的天线模组。
背景技术
钻孔雷达是一种特殊的探地雷达，通常被放置在已有的钻孔内部用于探测钻孔周围的地质信息。它向钻孔周围的地层发射电磁波，利用电磁波在地层中的传播特性来获取地层信息，从而解释地下构造。与地面雷达相比，钻孔雷达具有更大的探测范围，因此通常被用于地下油气资源勘探和煤矿开采超前探测等领域。
近年来，随着各探测领域对钻孔雷达的探测精度要求不断提高，搭载单频收发天线的常规钻孔雷达由于无法兼顾探测距离与探测分辨率（具体地，低频天线探测距离远，但分辨率不高；高频天线探测分辨率高，但探测距离受限），已逐渐不能满足深地高精度探测需求。有研究表明，利用多频数据融合方案，充分发挥不同频率信号具有的探测距离及探测精度优势，可有效提高雷达数据的成像质量与图像解释精度。因此，通过低频天线与高频天线组合的融合探测是钻孔雷达的主要发展方向之一。
多频融合探测的方案可让钻孔雷达兼顾探测距离与探测分辨率。在其实现的过程中，将不同中心频率的收发天线进行模块化设计，可大大缩短钻孔多频雷达设备开发或组建的时间，提升设备的便捷性与实用性。因此，本发明提出了一种钻孔多频雷达的天线模组，其目的在于将不同中心频率的收发天线设计为模块单元，以便在探测时按需选择、增加或减少目标频率的收发天线，进而节约成本，提高探测效率。
发明内容
基于上述技术背景，本发明提供一种钻孔多频雷达的天线模组，包括发射仓、接收仓和收发仓连接块；
所述发射仓由发射机、蝶形辐射面、屏蔽壳、阻抗匹配电阻和填充块组成；其中，所述发射机位于发射仓的中部，与所述蝶形辐射面相连，用于发射固定频率的电磁波信号；所述屏蔽壳用于屏蔽所述蝶形辐射面背面的信号发射，以保证发射电磁波的方向性；所述阻抗匹配电阻两端分别焊接在所述蝶形辐射面和所述屏蔽壳上；所述填充块放置在所述屏蔽壳内部，用于承托所述蝶形辐射面；
所述接收仓的结构与所述发射仓类似，由接收机、蝶形辐射面、屏蔽壳、阻抗匹配电阻和填充块组成；其中，所述接收机位于接收仓的中部，与所述蝶形辐射面相连，用于接收所述固定频率的电磁波信号；所述屏蔽壳用于屏蔽所述蝶形辐射面背面的信号接收，以保证电磁波的定向接收；
所述发射仓与接收仓通过所述收发仓连接块相互连接，形成一个固定频率的天线模组。
进一步地，所述接收仓端部设有模组连接块，不同频率的所述天线模组通过所述模组连接块相互连接，可组合形成多频雷达天线。
进一步地，所述天线模组还包括多通道雷达信号采集与控制卡，所述多通道雷达信号采集与控制卡置于钻孔雷达内部，用于控制所述天线模组的电磁波信号发射，以及采集所述天线模组接收的反射电磁波；多个不同频率的所述天线模组可同时接入所述多通道雷达信号采集与控制卡的不同通道，以实现在探测时按需选择、增加或减少目标频率的收发天线。
进一步地，所述收发仓连接块和所述模组连接块均由非金属材料制成。
进一步地，所述屏蔽壳底部设有凹槽结构，用于容纳导线；所述屏蔽壳中部设有凸起结构用于固定所述发射机或所述接收机；所述屏蔽壳中段底部设有圆孔，导线穿过所述圆孔与位于屏蔽壳中部的所述发射机或所述接收机相连。
本发明相对于现有技术取得了如下技术效果：
①与现有技术中天线辐射面与发射（接收）机分开放置的方案不同，本发明提供的一种钻孔多频雷达的天线模组，将天线辐射面与发射（接收）机集成为一体，为收发天线的模块化设计提供了可能；
②本发明将不同频率的收发天线设计成了单独的模块，配合多通道雷达信号采集与控制卡即可实现在探测时按需选择、增加或减少目标频率的收发天线。这种天线模组的设计可大大缩短钻孔多频雷达设备开发或组建的时间，提升设备的便捷性与实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的天线模组的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的发射仓的爆炸图；
图3为本发明实施例中提供的接收仓的爆炸图；
图4为本发明实施例中提供的600MHz的钻孔单频雷达；
图5为本发明实施例中提供的600MHz+900MHz的钻孔双频雷达；
图6为本发明实施例中提供的600MHz+900MHz+1.2GHz的钻孔多频雷达；
图7为本发明实施例中提供的屏蔽壳的轴测图。
附图标记如下：
1-发射仓；2-接收仓；3-收发仓连接块；4-模组连接块；5-多通道雷达信号采集与控制卡；11-发射机；12-蝶形辐射面；13-屏蔽壳；14-阻抗匹配电阻；15-填充块；131-凹槽结构；132-凸起结构；133-圆孔。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供了一种钻孔多频雷达的天线模组，包括发射仓1、接收仓2和收发仓连接块3。
如图2所示，本实施例中发射仓1由发射机11、蝶形辐射面12、屏蔽壳13、阻抗匹配电阻14和填充块15组成；其中，发射机11固定在发射仓1的中部，与蝶形辐射面12相连，用于发射固定频率的电磁波信号；与发射机11相连的蝶形辐射面12数量为2，对称分布在发射机11的两侧；屏蔽壳13一方面用于屏蔽蝶形辐射面12背面的信号发射，以保证发射电磁波的方向性，另一方面用于容纳保护发射机11、蝶形辐射面12和填充块15；阻抗匹配电阻14两端分别焊接在蝶形辐射面12和屏蔽壳13上，每片蝶形辐射面12上设置有2个阻抗匹配电阻；填充块15放置在屏蔽壳13内部，用于承托蝶形辐射面12，填充块15为聚苯乙烯泡沫材质，便于减轻重量。
如图3所示，本实施例中，接收仓2的结构与发射仓1类似，由接收机21、蝶形辐射面12、屏蔽壳13、阻抗匹配电阻14和填充块15组成；其中，接收机21同样位于接收仓2的中部，与蝶形辐射面12相连，用于接收固定频率的电磁波信号；与接收机21相连的蝶形辐射面12数量同样为2，对称分布在接收机21的两侧；接收仓2中的屏蔽壳13一方面用于屏蔽蝶形辐射面12背面的信号接收，以保证电磁波的定向接收，另一方面用于容纳接收机21、蝶形辐射面12和填充块15。
本实施例中，发射仓1与接收仓2通过收发仓连接块3相互连接，形成一个固定频率的天线模组；发仓连接块3可通过螺钉与发射仓1、接收仓2快速固连，便于天线模组的装配。
本实施例中，接收仓2端部设有模组连接块4，不同频率的天线模组通过模组连接块4相互连接，可组合形成多频雷达天线。模组连接块4可通过螺钉快速与不同的天线模组连接，便于不同天线模组之间的快速连接。
如图1所示，本实施例提供的一种钻孔多频雷达的天线模组，还包括多通道雷达信号采集与控制卡5，多通道雷达信号采集与控制卡5置于钻孔雷达内部，用于控制天线模组的电磁波信号发射，以及采集天线模组接收的反射电磁波；多个不同频率的天线模组可同时接入多通道雷达信号采集与控制卡5的不同通道，以实现在探测时按需选择、增加或减少目标频率的收发天线。
需指出，根据需求选择对应中心频率的天线模组，配合多通道雷达信号采集与控制卡5即可得到满足需求的单/多频雷达。例如：如图4所示，选择主频为600MHz的天线模组置于钻孔雷达内部，并将其接入多通道雷达信号采集与控制卡5中的其中一个通道，即得到600MHz的钻孔单频雷达；如图5所示，选择主频分别为600MHz和900MHz的两个天线模组，用模组连接块4将二者连接后置于钻孔雷达内部，再将两个天线模组接入多通道雷达信号采集与控制卡5中的其中两个通道，即得到600MHz+900MHz的钻孔双频雷达；如图6所示，选择主频分别为600MHz、900MHz和1.2GHz的三个天线模组，用模组连接块4将三者连接后置于钻孔雷达内部，再将三个天线模组接入多通道雷达信号采集与控制卡5中的其中三个通道，即得到600MHz+900MHz+1.2GHz的钻孔多频雷达。
本实施例中，收发仓连接块3和模组连接块4均由非金属材料制成，以避免对信号的干扰。
如图7所示，本实施例中屏蔽壳13底部设有凹槽结构131，用于容纳导线；屏蔽壳3中部设有凸起结构132用于固定发射机11或接收机21；屏蔽壳3中段底部设有圆孔133，导线穿过圆孔133与位于屏蔽壳中部的发射机11或接收机21相连。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种钻孔多频雷达的天线模组，其特征在于，包括发射仓(1)、接收仓(2)和收发仓连接块(3)；
所述发射仓(1)由发射机(11)、蝶形辐射面(12)、屏蔽壳(13)、阻抗匹配电阻(14)和填充块(15)组成；其中，所述发射机(11)位于发射仓(1)的中部，与所述蝶形辐射面(12)相连，用于发射固定频率的电磁波信号；所述屏蔽壳(13)用于屏蔽所述蝶形辐射面(12)背面的信号发射，以保证发射电磁波的方向性；所述阻抗匹配电阻(14)两端分别焊接在所述蝶形辐射面(12)和所述屏蔽壳(13)上；所述填充块(15)放置在所述屏蔽壳(13)内部，用于承托所述蝶形辐射面(12)；
所述接收仓(2)的结构与所述发射仓(1)类似，由接收机(21)、蝶形辐射面(12)、屏蔽壳(13)、阻抗匹配电阻(14)和填充块(15)组成；其中，所述接收机(21)位于接收仓(2)的中部，与所述蝶形辐射面(12)相连，用于接收所述固定频率的电磁波信号；所述屏蔽壳(13)用于屏蔽所述蝶形辐射面(12)背面的信号接收，以保证电磁波的定向接收；
所述发射仓(1)与接收仓(2)通过所述收发仓连接块(3)相互连接，形成一个固定频率的天线模组；
与所述发射机(11)相连的蝶形辐射面(12)数量为2，对称分布在所述发射机(11)的两侧；
所述屏蔽壳(13)底部设有凹槽结构(131)，用于容纳导线；所述屏蔽壳(13)中部设有凸起结构(132)用于固定所述发射机(11)或所述接收机(21)；所述屏蔽壳(13)中段底部设有圆孔(133)，导线穿过所述圆孔(133)与位于屏蔽壳中部的所述发射机(11)或所述接收机(21)相连。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔多频雷达的天线模组，其特征在于，所述接收仓(2)端部设有模组连接块(4)，不同频率的所述天线模组通过所述模组连接块(4)相互连接，可组合形成多频雷达天线。
3.根据权利要求1所述的一种钻孔多频雷达的天线模组，其特征在于，还包括多通道雷达信号采集与控制卡(5)，所述多通道雷达信号采集与控制卡(5)置于钻孔雷达内部，用于控制所述天线模组的电磁波信号发射，以及采集所述天线模组接收的反射电磁波；多个不同频率的所述天线模组可同时接入所述多通道雷达信号采集与控制卡(5)的不同通道，以实现在探测时按需选择、增加或减少目标频率的收发天线。
4.根据权利要求2所述的一种钻孔多频雷达的天线模组，其特征在于，所述收发仓连接块(3)和所述模组连接块(4)均由非金属材料制成。
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