无载波脉冲探地雷达天线及其实验研究

简要地概述了设计无载波脉冲探地雷达天线的理论依据和方法，并讨论了天线的类型和技术现状。对一种比较实用的无载波脉冲探地雷达天线的近地面工作特性进行了实验测试。结果表明，天线的性能在一定程度上受土壤特性的影响，天线向地下传输的能量与天线距离地面的高度ｈ有很大关系。在ｈ≤４０ｃｍ时，随着天线高度ｈ的升高，天线向地下传输的能量急剧地减小。借助于该实验，还对天线辐射出的无载波脉冲在土壤中的传播特性进行了研究     

无载波脉冲探地雷达收发技术的研究

本文对无载波探地雷达的关键部件－收发技术进行了研究。首先分析了取样频率，取样门管参数对取样头性能的影响，设计了发射天线所需要的高速脉冲源和高速取样头以及收发双工开关，最后对取样过程的稳定问题进行了讨论。实验证明了我们研制有取样头性能良好，它可以用在无载波探地雷达系统中作为信号采集器。     

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。     

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。     

脉冲压缩探地雷达

本文给出了一种可有效地对考古学物体进行成象的新型脉冲压缩探地雷达。雷达采用具有高探测性和高分辨率的性调频脉中信号。     

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。     

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。     

脉冲探地雷达的模拟计算

本文在给出Debye型色散媒质中2．5维时域有限差分法（2．5D－FDTD法）迭代公式的基础上，对无载频脉冲波在不同色散媒质中的传播特性进行了计算，分析了脉冲产生畸变的原因，并提出对部分畸变脉冲进行整形的方法。分别对地下单体目标和群体目标的雷达回波电平图进行了模拟计算，并与实际无载频脉冲探地雷达的探测结果进行比较，二者有较好的一致性，证实了本文所给计算公式的正确性。另外，还分析了土壤参数对雷达探测深度和分辨率的影响。     

探地雷达天线近地效应研究

微带天线应用于探地雷达技术领域时,实验测得的各种电参数与自由空间相应的电参数总有一定的偏差,这种偏差称之为近地效应.文中对天线贴地后有效介电常数的计算公式进行了修正,并应用该修正式对探地雷达天线回波频率进行了模拟计算,将计算结果与实验结果进行了对比,研究表明,有效介电常数的变化是产生近地效应的一个重要原因.     

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。     

一种应用于探地雷达信号处理的自适应脉冲压缩滤波器

本文介绍了一种用于探地雷达信号处理的自适应脉冲压缩滤波器，并对ＬＭＳ算法做了改进，计算机仿真结果表明，该滤波器对目标回波具有良好的跟踪特性，明显提高探地雷达的垂直分辨力。     

复镜像法分析探地雷达天线阻抗特性

为保证探地雷达天线与发射系统的良好匹配，文中采用复镜像法分析了贴地偶极天线阻抗在加载和未加载的情况下，天线阻抗随频率和地下媒质参数的变化特性。发现在300MHz到600MHz的高频情况下，天线的输入阻抗随着地下媒质的介电常数(εr=2～10)的变化较大，随媒质电导率(σ=0．0001～0．05S／m)的变化较小；在采用分布加载之后，天线的输入阻抗随着地下媒质介电常数的变化量与未加载时基本相同，但天线的频带却得到较大地加宽。     

FDTD分析探地雷达天线的辐射特性

探地雷达系统一般采用超宽带短脉冲信号,因而其天线系统必须具有较好的宽带性能。只有几种类型的宽带天线能够用于探地雷达系统中,如电阻加载的蝶形天线、TEM喇叭天线及其变形形式。本文将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。文中将采用FDTD计算和分析该天线在自由空间和有耗媒质上方时的辐射特性。结果表明,通过选择一定的电阻加载形式,可使天线具有较好的辐射波形,从而能够满足实际探地雷达的需要。最后,通过地下目标散射场的理论结果和实验结果说明了本文所采用方法的正确性。     

一种探地雷达用的渐变槽线加载天线

提出了一种可用于探地雷达系统的电阻加载渐变槽线天线。在分析影响渐变槽线天线加载效果凼素的基础上，提出了一种改进的槽线金属面形状，提高了电阻加载的效果。实际测试结果显示，电阻加载渐变槽线天线拖尾脉冲的幅度非常低。     

脉冲探地雷达回波信号数据采集的设计

深入分析探地雷达工作原理以及雷达回波信号的特点,采用基于等效时间取样技术实现探地雷达回波信号的数据采集：采用高精度的数字可编程延时器产生稳定的步进时钟,作为时序步进采样的同步信号,同时采用“PC机＋单片机＋CPLD”以实现对数据采集、存储和传输的时钟控制。较之以前采用模拟电路技术产生步进采样脉冲,有电路简单、精度高、稳定性好和实时性强等优点。将标准的正弦波通过该采集电路,经处理得到恢复的波形,通过波形对比的方式来验证该设计的性能,从而定性的可以看出该设计能良好的恢复原来的信号,满足设计要求。