[发明专利]全极化探地雷达阵列天线

说明书

技术领域：

本发明涉及一种地球物理探测装置中的接收发天线，尤其是探地雷达全极化阵列式接收发天线。

背景技术：

探地雷达的历史最早可追溯到20世纪初，由于地下介质有比空气强得多的电磁衰减，加之地下情况复杂，起初探地雷达发展很慢。随着电子技术的发展和现代数据处理技术的广泛应用，使得探地雷达得到了长足进展。探地雷达具有对探测对象不造成任何损伤、抗干扰能力强、测量结果直观准确和高效率等优点。探地雷达中用到的天线大多为单一的收发天线结构。近些年来随着科学技术的发展，全极化探地雷达得到了发展。全极化探地雷达采用不同的天线耦合方式来接收地质体的各种极化信息，能获取共极化信息和交叉极化的信息。

探地雷达天线的功能是发射电磁脉冲信号和接收来自下方的回波信号，天线是探地雷达系统的重要组成部分之一。探地雷达信号的发射和接收都是通过探地雷达天线来实现的，天线的性能直接影响探测效果；天线的形状、结构、重量等在很大程度上影响到探地雷达的实用性和适用范围。进入我国市场的探地雷达主要有美国地球物理探测设备公司的SIR系列，加拿大探头及软件公司的PulseEKKO系列，日本OYO公司的YL系列，其中SIR系列和YL系列的探地雷达天线外形为箱体式；Pulse EKKO系列的高频天线系列的外形也为箱体式；而其低频天线的外形微薄板式，上述天线都存在天线制造工艺复杂，元部件为一体化，故障率较高的缺点。

现有的探地雷达天线有CN1976118公开了一种“艇式探地雷达天线”由一小型快艇式水上工作平台和安装在该工作平台上的探地雷达天线构成；室内安装有两副相同的领结式辐射体及其屏蔽装置，天线室上面的盖板形成工作人员的工作台，该天线适用于探测水下目标，主要是用于探测潜艇或鱼雷。CN2258622公开了一种“一体化水陆两用探地雷达天线”它由线路板插盒、主体板、前后、左右侧挡板、拖绳或拖杆相互连接构成，关键是将面板、屏蔽板、中间隔板、扇形天线电路板、底板、滑条等固接成主体板，天线电路板由金属箔与电阻按逐排递增一个电阻并联排列成扇形而构成，其连接关系为线路板插盒与主体板固接，前后左右挡板与主体板为可拆卸活动连接。

现有的阵列式天线多应用于探空雷达或者通信领域，CN1507673公开了一种“双频带双极化天线阵列”和CN1476654公开了一种“双极化天线阵列”都是应用于通信领域的。

全极化探地雷达是一个全新的领域，维瓦尔迪(Vivaldi)天线具有很好的宽带性能和较高的主频，很适合全极化测量，国内对维瓦尔迪天线的仿真设计很多，多偏重数值模拟。CN201017991公开了一种“3.1～10.6GHz Vivaldi超宽带天线”是对维瓦尔迪(Vivaldi)天线的一种优化设计。上述的各种天线由于其极化方式单一，所获信息远不能满足地质体探测的需要。

发明内容：

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种适用于探地雷达的全极化探地雷达阵列天线。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

全极化探地雷达阵列天线，是由三个以上乃至n个维瓦尔迪天线构成T字形、十字形或矩形阵列天线，共极化维瓦尔迪天线与交叉极化维瓦尔迪天线相互垂直，相邻两个互相垂直的维瓦尔迪天线通过铰链5连接构成。

本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：

T字形阵列天线是由一个以上共极化维瓦尔迪天线1与两个以上交叉极化维瓦尔迪天线3相互垂直构成，或由一个以上交叉极化维瓦尔迪天线3与两个以上共极化维瓦尔迪天线1相互垂直，通过铰链5固定构成。

十字形阵列天线是由两个以上共极化维瓦尔迪天线1与两个以上交叉极化维瓦尔迪天线3相互垂直，通过铰链5将四个相互垂直的维瓦尔迪天线相交点固定构成。

矩形阵列天线，是由两个以上乃至n个交叉极化维瓦尔迪天线3与两个以上乃至n个共极化维瓦尔迪天线1相互垂直，或由两个以上乃至n个共极化维瓦尔迪天线1与两个以上乃至n个交叉极化维瓦尔迪天线3相互垂直，在T字形连接点或十字形连接点通过铰链5将二个、三个或四个相互垂直的维瓦尔迪天线相交点固定构成。

所述的铰链5连接是通过塑料拐角片或一字型塑料片将两个以上乃至n个天线夹住，用塑料螺丝固定。

每个维瓦尔迪天线馈电点(Feeding Point)处均装有电子开关，通过导线和多端口机电同轴开关与探地雷达连接，维瓦尔迪天线馈电点连接到探地雷达发射端的就为发射天线，连接到探地雷达接收端的就为接收天线。