[发明专利]用于探地雷达的100GHz等效采样电路及阵列探地雷达组合方法

说明书

本发明公开了一种用于探地雷达的100GHz等效采样电路，包括ARM主控通信模块；FPGA时序控制模块；10ps步进延时模块；100MSPS高速ADC采样模块。上位机发送采集参数配置到ARM主控通信模块，ARM主控通信模块根据采集参数控制FPGA时序控制模块完成时序配置，FPGA时序控制模块的差分时钟信号通过延时模块连接到ADC采样模块的采样时钟接口，通过调整延时模块的延时时间实现100GHz的等效采样，通过配置FPGA时序控制模块的时钟信号数量，实现采样窗口的调整。本发明解决了传统探地雷达采样时窗不易调节的问题，提高了等效采样率和探测深度。本发明通过时钟输入输出信号线即可组成阵列探地雷达，提高了单通道探地雷达的运用范围。

技术领域

本发明涉及探地技术领域，尤其是能够用于100GHz探地雷达的等效采样电路。

背景技术

探地雷达大多采用超宽带体制，以目前的技术水平，直接对纳秒量级的窄脉冲进行直接采样需要昂贵的超高速模数转换芯片以及存储器，因此工程实现上一般按照等效采样原理进行等效采样。

目前在探地雷达中比较常用的延时电路是快慢斜波比较式的模拟延时电路，而模拟电路的精度存在温度漂移问题，且采样时窗不易调整；数字延时电路的步进可靠，方便控制，但是步进时间短的芯片延时范围小，加长采样时窗就要增加电路规模，在增加成本的同时也降低了系统的稳定性。

目前的探地雷达可分为单通道雷达和多通道雷达，而且两种雷达各成体系，两种雷达需要分别购买，增加了使用和维护成本。

发明内容

本发明需解决的技术问题是提供一种用于探地雷达，实现任意时窗采集的100GHz等效采样电路。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于探地雷达的100GHz 等效采样电路，通过以下技术方案实现的：

所述电路包括ARM主控通信模块；FPGA时序控制模块；10ps步进延时模块；100MSPS高速ADC采样模块。

所述ARM主控通信模块通过以太网接口连接上位机软件，配置所有的采集参数并保存在ARM主控通信模块的Flash中；

所述ARM主控通信模块配置FPGA时序控制模块的时序控制方式，包括采样速率、延时步进与采样时窗等参数；

所述FPGA时序控制模块完成所有采集时序的配置与ADC采样模块的读取，采用FPGA自身的高速差分ECL时钟信号保证触发信号的一致性；

所述10ps步进延时模块由FPGA时序控制模块配置延时时间；

所述ADC采样模块的采样率为100MSPS以上，由FPGA时序控制模块控制ADC采样模块的采样时钟和数据读取；

上位机发送采集参数配置到ARM主控通信模块，ARM主控通信模块根据采集参数控制FPGA完成时序配置，FPGA的差分时钟信号通过延时模块连接到ADC采样模块的采样时钟接口，通过调整延时模块的延时时间即可实现100GHz的等效采样，通过配置FPGA的时钟信号数量，实现采样窗口的调整。

进一步地，所述10ps步进延时模块采用一片10ps步进延时芯片，最大延时时间为10ns以上。

基于上述用于探地雷达的100GHz等效采样电路，阵列探地雷达组合方法如下：

第一步：将第一部探地雷达的同步输出时钟线与其余探地雷达的同步输入时钟线连接到一起；

第二步：将所有探地雷达的以太网连接到路由器，路由器连接至上位机；

第三步：使用上位机将第一步探地雷达设置为主时钟探地雷达，其余探地雷达设置为从时钟探地雷达；

第四步：将第一部探地雷达的FPGA的触发时钟配置为本地触发并使能同步输出时钟，将其余探地雷达的FPGA触发时钟更改为外部触发。