一种新型探地天线的优化设计

设计了一种新型超宽带平面天线.用FDTD研究了近地面天线的模拟计算问题,给出了天线的近场辐射性能.通过与平面蝶形偶极天线对比,结果表明该天线具有波形保真度好,对称的辐射方向图及后向辐射小等特点,进一步通过加载集中电阻优化设计,改善了天线的驻波特性.此天线不仅适用于探地雷达,还可以广泛地用于宽带通信和冲激雷达等系统.     

一种渐变槽线作馈源的新型微带反射阵

提出了利用渐变槽线天线物理截面小的特点与变极化技术相结合的方法来改善微带反射阵馈源的遮挡效应,并设计了用于变极化微带反射阵馈源的渐变槽线天线及含37单元的微带反射阵。鉴于这些特点,该类天线在雷达、移动通信等领域具有潜在工程应用。文中给出了部分的理论分析和实例佐证。     

探地雷达阻性加载天线的应用研究

阻性加载技术可以有效拓展天线带宽、降低时域振铃.该文以双纽线构成平面印制天线的辐射臂, 分析阻性加载对其频域和时域特性的影响.通过数值仿真, 讨论了天线在两种阻性加载方式下阻抗带宽和时域波形的变化.设计了一款指数型微带转平行双线的巴伦, 并对巴伦和天线进行了加工及测试.测量结果表明, 天线时域波形拖尾振铃小于10%;在0.8~6 GHz频带内, 天线单元回波损耗小于-10 dB.将天线与雷达收发系统集成后, 进行地下目标探测实验.雷达探测结果成像清晰、浅层目标分辨率较高.该天线具有超宽带、低振铃、紧支撑等特点, 可满足便携式探地雷达的工程化应用需求.     

带反射腔的分布式电阻加载探地雷达天线设计与分析

该文研究了一种半椭圆结构分布式加载偶极子天线.通过改进天线臂结构以及采用分布式电阻加载,有效降低电流在天线末端的反射,能够改进天线的输入阻抗特性,展宽天线的工作频带.应用长方体金属反射腔,减小了天线的后向辐射,增强了天线的地下穿透能力.利用电磁计算软件对天线进行了仿真和设计,并加工制作了一部样机,测试了样机的反射损耗和辐射特性等性能参数,测试与仿真结果较为贴合.将该天线应用于探地雷达系统进行地下目标探测实验,实验结果证明该天线满足探地雷达系统的需要.      

一种新型探地雷达天线的设计分析

该文研究了一种近似椭圆结构的超宽带偶极子天线。通过设计沿着振子向末端方向渐变的导体臂,可以有效地减小天线末端电流的反射,改善天线的输入阻抗特性,拓宽天线的带宽。由于没有采用任何加载措施,此天线相比电阻加载宽带天线具有更高的效率。采用三维电磁仿真软件对天线进行了分析和设计,根据设计结果实际制作了一副天线样机,并对其电压驻波比和辐射特性进行了测试,测试结果与仿真设计结果吻合良好。仿真结果和实验测试结果表明,该天线在很宽的工作频带内具有良好的阻抗特性和辐射特性。     

冲激脉冲探地雷达天线的实验研究

本文提出了“背载”式脉冲天线的设计方案，并以此制作了扇形臂和矩形臂天线，利用实地探测数据，将上述新方案与无反射式连续电阻加载正交偶极天线和双菱形天线进行比较，从而肯定了“背载”式设计方案的优越性。     

FDTD法分析无载频脉冲探地雷达特性

本文首先利用三维ＦＤＴＤ法对集中电阻加载圆柱形偶极天线的近地面辐射特性进行了计算,给出了天线上电流波形并分析了加载电阻和有耗媒质参数等因素对电流波形的影响;分析并计算了天线“方向图”及其随天线高度和媒质参数变化的规律。其次,利用色散媒质中２．５维ＦＤＴＤ法迭代公式,模拟计算了地下目标雷达回波电平图,并与实际探测结果进行了对比,二者具有较好的一致性;分析了色散媒质参数对雷达探测深度的影响。     

一种新型探地雷达天线的FDTD分析

探地雷达系统一般采用超宽带短脉冲信号,因而其天线系统也必须为宽带的。该文给出一种新型的探地雷达天线,该天线为置于镜像面上且具有离散指数电阻加载的单偶极子。通过FDTD法对该天线辐射特性的仿真计算表明,选择合适的电阻加载方式,可以消除由于天线末端阻抗不匹配而引起的二次反射,使天线具有较好的辐射波形和一定的带宽,从而满足实际探地雷达系统的需要。文中还分析了收发天线不同组合方式对直耦信号和目标回波信号的影响。     

一种末端加载型300MHz/1GHz双频车载超宽带探地雷达天线设计

为满足高速铁路无损探测需兼顾低频探测深度与高频探测精度的要求,采用理论计算与软件仿真结合的方法,设计制作了一种双频带(300MHz/1 GHz)指数型TEM喇叭天线并对其进行了测量。所设计的指数型TEM喇叭天线采用末端加载和适当天线臂切削来实现此超宽带天线的双频带工作。仿真与实测结果表明,天线分别工作在中心为360MHz、带宽约为110MHz的低频带和中心为1 020MHz、带宽约为260MHz的高频带,相对带宽均大于20%。实测天线的接收信号保真度较高,拖尾持续时间短,满足设计要求。此外,这种双频带天线系统可减少雷达系统天线和采样盒等设备的使用数量,降低雷达系统的成本,有较好工程应用前景。     

一种新型的超宽带锥削缝隙天线设计

提出了一种微带线-槽线馈电形式的指数锥削缝隙天线,在辐射臂的外边缘引入半椭圆形缝隙来进一步提高天线低频段的定向性,获得了高增益和超宽带性能。利用HFSS12软件进行仿真,天线的极化方式为垂直极化,在2~13 GHz的工作频段内电压驻波比＜2,增益最高达11 dB,具备良好的定向性,仿真与实测结果基本吻合,表明该设计是有效、可行的。     

一种改进的V型渐变槽天线

提出了一种新型V型槽天线，与原来的V型天线相比，极大地抑制了天线的色散效应，天线辐射方向的旁瓣电平降低到-10dB以下。对容易混淆的直线渐变式微带槽线和指数渐变式微带槽线的性能进行了系统分析，重点比较了主面极化方向图等。     

FD-TD法分析无载频脉冲探地雷达特性

本文首先利用三维ＦＤＴＤ法对集中电阻加载圆柱形偶极天线的近地面辐射特性进行了计算,给出了天线上电流波形并分析了加载电阻和有耗媒质参数等因素对电流波形的影响;分析并计算了天线“方向图”及其随天线高度和媒质参数变化的规律。其次,利用色散媒质中２．５维ＦＤＴＤ法迭代公式,模拟计算了地下目标雷达回波电平图,并与实际探测结果进行了对比,二者具有较好的一致性;分析了色散媒质参数对雷达探测深度的影响。     

探地雷达中的衍射层析算法

给出了二维情况下进行地下目标反演的线性衍射层析算法。该方法采用线性Born近似和傅里叶变换,避免了一般非线性逆散射算法的逐步迭代,因而可用于地下目标的快速检测和位置标定。本文的衍射层析算法考虑了空气地面交界面的影响并计入了凋落场。计算结果表明,该方法可以较好地描述低对比度目标的位置、轮廓和介电参数等信息,也可用于高对比度目标的检测和定位。     

超宽带电阻加载Vivaldi天线的仿真与设计

根据应用于隐藏目标探测的冲击脉冲雷达系统对天线的特殊要求,设计并优化出满足要求的收发天线;在分析Vivaldi宽带天线设计方法的基础上,结合冲击脉冲雷达的特点设计了Vivaldi天线,分析了其时域性能及频域性能,并基于遗传算法,研究了一种加载Vivaldi天线形式,有效地抑制了脉冲信号的拖尾,有利于提高目标检测能力。     

采用阻抗匹配抑制探地雷达中的地面杂波

在由收发天线组成的探地雷达系统中，接收天线接收到的信号由直耦波、地面反射信号以及目标信号组成。地面反射和直耦波所组成的直达波远大于目标信号，从而使系统的信杂比降低。文中提出了一种通过在地面上加入分层平板介质对空气到土壤间阻抗进行宽带匹配的方法，该方法可以减小地面反射杂波，增加电磁波透入地下的信号。理论计算结果表明，通过选择合适的平板介电常数和厚度，在一定程度上将减小地面的直接反射回波，从而提高系统的动态范围和信杂比。     

用于超宽带探地雷达的新型功率纳秒级开关

将高速断路开关与电感储能元件结合应用于功率脉冲产生系统中非常有前景,短时间内负载上产生的脉冲电压是储能元件电压的好几倍.在20世纪末期.发现了一种当电流从正向转至反向时,硅半导体PN结中出现高电压快速恢复现象,由此产生了一种新型固态等离子体断路开关漂移阶跃恢复二极管.这种开关具有长寿命、低抖动、高重频等优点.详细地分析了这种开关快恢复的物理特性,设计了基于此开关的发射机,可应用于探地雷达系统中.     

频率步进探地雷达及其在地雷探测中的应用

频率步进方法是探地雷达技术的工作体制之一,与时域无载频脉冲体制的探地雷达技术相比,在探测性能上具有较多的优越性.本文在简述其工作原理的基础上,介绍了作者研制的一种频率步进探地雷达系统,该系统主要用于对地雷目标进行三维成像探测.在研制该雷达系统过程中,对已有的反对称Vivaldi天线提出了改进设计.实验测量结果表明,本文研制的反对称Vivaldi天线与传统的同类天线相比,性能更加优越.同时,为了得到更加清晰的地雷图像,本文还分别引入了f-k偏移成像方法和合成孔经雷达(SAR)处理技术对雷达探测信号进行处理,得到了满意的结果.探测实例表明,频率步进探地雷达系统能够实现对浅层地下地雷目标的高分辨率三维成像探测.     

用于探地雷达的DDS步进频率设计

基于直接数字频率合成(DDS)技术在带宽、频率转换速率、调频线性度、频率分辨率和稳定度等方面的优异性能,采用直接数字频率合成芯片AD9959设计4路独立的步进频率源,结合3V低功耗接收机中频子系统AD607芯片设计超外差式接收机,实现了用于探地雷达的一种DDS步进频率设计,方案简单易行,性能高效稳定。