[发明专利]应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置，所述方法包括：根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗；若判断获知预设的码表中包含所述等效阻抗，则根据所述等效阻抗匹配其对应的控制参数；所述码表存储有若干种场景下的特征阻抗及其对应的控制参数；将所述控制参数发送至可重构阻抗匹配层，以使其调节自身的特征阻抗。本发明实施例提供的应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置，针对探地雷达探测过程中的地表强反射，通过监测环境的实时阻抗，并动态调节匹配层的特征阻抗，实现探地雷达与探测环境的自适应阻抗匹配，减小地表强反射回波，增加馈入地下的有效探测能量，提高探测深度和信噪比。

技术领域

本发明涉及探地雷达技术领域，尤其涉及一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置。

背景技术

探地雷达的天线一般是以无限大自由空间(即：空气)为负载进行设计并测试其性能。在实际探测过程中，探测环境(比如：水泥地、沙地等非空气的物质环境)位于探地雷达天线的近场区域，由于探测环境的阻抗与空气的阻抗不同，使得探地雷达天线的性能受到影响，无法正常辐射出设计时的高增益电磁波束。此外，探地雷达的天线一般与地面有一定的距离，一般为几厘米到半米。由于空气与探测环境介质之间的阻抗突变，会产生远大于异常体回波信号的反射回波(即：地表强反射)，降低了异常体探测的信噪比，并且造成了能量的浪费，大大削弱了探地雷达系统的探测能力和探测精度。

现有技术中，常见的针对地表强反射的方法是通过时间选通错开地表强回波，减小对接收机的影响，但不能有效增加馈入地下的电磁波能量，无法提高系统的信噪比和探测深度。

具有阻抗固定的单层或者多层介质阻抗匹配层的探地雷达，应用场景有限，只能针对固定阻抗的某一种探测环境使用，无法针对不同的探测环境进行阻抗匹配。

发明内容

本发明实施例提供一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置，用于解决现有技术中的上述技术问题。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法，包括：

根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗；

若判断获知预设的码表中包含所述等效阻抗，则根据所述等效阻抗匹配其对应的控制参数；所述码表存储有若干种场景下的特征阻抗及其对应的控制参数；

将所述控制参数发送至可重构阻抗匹配层，以使其调节自身的特征阻抗。

进一步地，所述根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗之后，还包括：

若判断获知所述码表中不包含所述等效阻抗，则根据调节控制过程中特征阻抗在史密斯圆图上的变化规律，通过迭代最小化进行优化，逼近目标阻抗，确定新的控制参数。

进一步地，所述确定新的控制参数之后，还包括：

将特征阻抗和新的控制参数存入所述码表。

第二方面，本发明实施例提供一种应用于探地雷达的阻抗控制器，包括：

确定模块，用于根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗；

匹配模块，用于若判断获知预设的码表中包含所述等效阻抗，则根据所述等效阻抗匹配其对应的控制参数；所述码表存储有若干种场景下的特征阻抗及其对应的控制参数；

发送模块，用于将所述控制参数发送至可重构阻抗匹配层，以使其调节自身的特征阻抗。

第三方面，本发明实施例提供一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配系统，包括：发射天线、接收天线、可重构阻抗匹配层和阻抗控制器；

所述发射天线、所述接收天线和所述可重构阻抗匹配层分别与所述阻抗控制器相连接；