探地雷达系统天线的仿真设计

发布时间：2020-09-16 13:26

　　 探地雷达技术是一种超宽带技术,主要用在探测和识别地下目标的场景中。最近几年,超宽带理论和技术在学者们的不断研究下,应用领域不断扩大,也越来越被人们熟知。目前探地雷达系统工作的频率范围很广,既可以用于几十MHz的场景,也可以达到几GHz,具有超宽带特性的不同高斯脉冲信号通常会根据不同的工作频率范围和检测深度来用作激励源。作为探地雷达系统一部分的探地雷达天线,也需要具有较好的超宽带特性,以便能够更加协同地与系统的其他部分共同发挥作用。这种超宽带特性主要表现为天线在工作的频率范围内具有较高的增益、很强的主方向性与较低的旁瓣。此外,要求它的辐射波形需要达到低色散、少拖尾、和高保真度。考虑到这些情况,本文作者在查阅大量文献的基础上,设计了下文中的两款天线。探地雷达天线一般为宽带对称天线,天线的性能会直接影响系统探测结果的好坏。天线的中心频率是和宽带信号的中心频率相互联系的,文章结合馈电信号的频谱图设计出了分别工作于0.75 GHz-2 GHz和0.5 GHz-3GHz频带的两款天线。第一款天线的相对带宽为90%,并且能够提供色散小、微畸变、拖尾信号小的辐射波形,天线的尺寸也很小。然后还在查阅大量文献的基础上,采用经常作为探地雷达天线使用的蝶形天线为原型,衍生出了与蝶形天线互补的蝶形缝隙天线。然后以它为研究对象,将平面结构优化为立体结构进行建模与优化,使之能够提供良好的定向性,并且有较强的主射方向性。通过增加反射器来提高整个工作频带上的增益,并且抑制某些频点上的增益骤减,增益达到了8~12dB。并且加载了电阻和增加了短截缝的设计,对天线进行时域上的优化分析,使之展现出良好的性能。最后,对设计的天线进行加工测试,并分析了其特性参数,皆表现出了良好的性能。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN820;P631.33
【部分图文】：

美国SIR-20多通道高速地质雷达

加拿大PulseEkko

通过200MHz天线测量的腔体轮廓

【参考文献】

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本文编号：2819907