穿墙雷达天线的设计与研制

发布时间：2020-04-06 13:25

【摘要】：随着当今社会的发展,在城市反恐、灾难救援、军事等方面对雷达系统的探测性能提出了更高的需求。穿墙雷达系统可以对建筑物或墙体等非电磁透明介质后的目标位置进行探测和定位,具有极高的应用价值及前景。冲激脉冲的脉宽极窄且频谱极宽,因此不易被截获,抗干扰能力较强,能够极大地提高对隐身目标的检测概率,冲激体制雷达系统因其高距离分辨率和良好的穿透性能,已成为穿墙探测的首选技术之一。天线的选择对系统的性能起着极其重要的作用,直接影响到探测的结果。围绕着设计小型化、宽带化等性能较佳的穿墙雷达天线,本文的主要工作及内容如下。首先,本文对穿墙雷达系统的研究背景及实际应用价值作了简要的分析阐述,并对国内外穿墙雷达系统的发展历史及现状方面做了调研。基于傅里叶变换研究分析了高斯脉冲信号的波形频谱,并根据高峰值窄脉宽脉冲信号源的研发情况和系统体积要求等实际需求,最终确定雷达系统的工作频带为0.3~0.8GHz和0.8~3GHz两个频段,并针对常见的超宽带天线对比分析,选取Vivaldi天线和碟形天线作为研究,据此展开穿墙雷达天线的研究设计工作。针对高频段,基于Vivaldi天线的设计理论,通过电阻加载提高天线小型化程度,对天线进行结构加载提高天线的低频增益和带宽。改进后的Vivaldi天线阻抗带宽为0.484~3.403GHz,天线尺寸为72mm?104mm?1mm。仿真和实测结果表明,该天线具有良好的工作性能和一定的实用价值。针对低频段,本文选择的方案为蝶形天线,通过同样具有宽频带特性的椭圆贴片和碟形天线相结合。为了使得穿墙雷达天线系统更加便捷,通过截臂对加载后的天线进行小型化设计。在天线末端加载电阻、开半圆槽消除因截臂而引起的电流反射,改善阻抗带宽。根据圆极化理论,利用反射腔使正交蝶形天线定向辐射,并通过宽带威尔金森功分器,实现圆极化并对圆极化性能做了大量研究。最终圆极化穿墙雷达碟形天线的工作频段为0.205~1.07GHz,满足工程设计指标0.3~0.8GHz频段,天线的整体尺寸为220mm?220mm?50mm。仿真结果和实验测量结果表明,所设计的圆极化蝶形天线结构紧凑,具有良好的性能,能够满足穿墙雷达系统应用的要求。
【图文】：

组成EMARS系统的单元(a)传感器；(b)远程显示；(c)命令显示控制台

英国宇航公司UHF波段八木天线穿墙雷达
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN957.2

【参考文献】

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本文编号：2616569