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冲击脉冲探地雷达发射与接收电路的设计

作　者: 屈义萍
导　师: 刘四新
学　校: 沈阳航空工业学院
专　业: 信号与信息处理
关键词: 冲击脉冲探地雷达雪崩效应等效时间采样步进延时双口RAM
分类号: TN959.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 222次
引　用: 2次
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内容摘要

探地雷达是通过发射高频电磁波,利用地下介质不连续性探测目标体及地质现象的一种有效的地球物理探测方法,亦称地质雷达。具有探测速度快、无损、分辨率高等特点,广泛应用于地质勘测、工程质量检测等众多领域。目前,商业化的探地雷达多为冲击脉冲探地雷达,对其深入研究具有重要的意义和价值。本文首先介绍冲击脉冲探地雷达的基本原理,依据冲击脉冲探地雷达选择条件和测量参数的要求,深入对冲击脉冲探地雷达系统结构进行研究,重点为雷达发射信号产生电路和接收端数据采集电路。脉冲信号的发射电路作为天线系统的一部分,不同中心频率的天线具有不同的发射电路,发射电路只产生该天线所需要的窄脉冲信号,通过更换天线选择所需要的中心频率信号以达到探测的目的。而雷达发射信号主要利用三极管的雪崩效应产生瞬间的高脉冲电流来实现,利用现有的仿真软件multisim对电路进行设计、仿真、分析,探讨影响波形的主要因素,确定具体参数,设计出实际电路。由于冲击脉冲探地雷达所发射的信号通常为ns级窄脉冲信号,在接收电路中,对如此高的信号无法进行直接数据采集,通常采用基于等效时间取样方法来实现数据的采集。在可编程逻辑器件CPLD和单片机的控制下,通过采用集成化的高精度数字可编程延时器AD9500产生所需要的步进延时时间,A/D转换器将模拟信号进行采集并缓存在双口RAM中,利用单片机的串口通信将采集的数据传输给PC机进行保存,以待后续处理。尽管本文提出的数据采集方法无法达到实时数据显示的功能,但基本上可以实现对探地雷达回波信号的采集,具有集成度高,编程灵活,可扩展性强等优点。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-17
  1.1 探地雷达基本介绍  12-14
  1.2 探地雷达历史及其发展现状  14-15
  1.3 论文的内容及章节安排  15-17
    1.3.1 论文的主要内容  15
    1.3.2 论文的章节安排  15-17
第2章冲击脉冲探地雷达  17-24
  2.1 冲击脉冲探地雷达基本原理  17-18
  2.2 冲击脉冲探地雷达选用原则  18-19
  2.3 探地雷达测量参数选择  19-21
  2.4 冲击脉冲探地雷达系统的总体结构  21-24
第3章发射端脉冲发生电路的设计  24-33
  3.1 雪崩晶体管的基本原理  24-26
  3.2 雪崩管的动态过程  26-28
  3.3 冲击脉冲雷达发射端脉冲发生电路  28-33
第4章接收端数据采集电路的设计  33-58
  4.1 等效采样方法的研究  33-38
    4.1.1 等效时间采样原理  33-35
    4.1.2 等效时间采样的频域特性分析  35-37
    4.1.3 步进系统原理  37-38
  4.2 接收端数据采集电路实现框图  38-39
  4.3 步进脉冲发生器  39-46
    4.3.1 AD9500 的特性与功能  40-42
    4.3.2 步进延时脉冲电路的设计  42-44
    4.3.3 AD9500 步进延时控制信号的实现  44-46
  4.4 A/D 转换电路设计  46-49
  4.5 数据存储电路  49-54
    4.5.1 CY7C025 双口RAM 的内部结构和功能简介  49-52
    4.5.2 数据存储电路的硬件设计  52-53
    4.5.3 数据存储电路的软件设计  53-54
  4.6 数据采集电路的控制电路设计  54-58
    4.6.1 单片机与CPLD 控制设计  54-55
    4.6.2 单片机与PC 机的控制实现  55-56
    4.6.3 单片机与双口RAM 的硬件连接  56-58
第5章系统测试结果  58-62
  5.1 发射端脉冲发生信号的测试结果  58-59
  5.2 接收端数据采集电路的测试结果  59-62
    5.2.1 步进脉冲电路测试结果  59
    5.2.2 数据预处理方法  59-61
    5.2.3 接收端数据采集电路测试结果  61-62
结论  62-64
附录Ⅰ电路实物图  64-65
参考文献  65-67
致谢  67-68
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文  68

冲击脉冲探地雷达发射与接收电路的设计

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