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一种新型探地雷达天线的设计分析

电子与信息学报 2009年第6期31卷 1487-1489页

作者：吴秉横纪奕才方广有中国科学院电子学研究所北京100190

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... 详细信息

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。

关键词：探地雷达天线超宽带椭圆偶极天线阻抗特性

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探地雷达天线设计

探地雷达天线设计

作者：李慧敏西安电子科技大学

学位级别：硕士

地下物质探测及成像的多种技术中,探地雷达技术以其无损性和高效成像特性成为最具竞争力的一种探测方式。天线作为探地雷达系统中不可或缺的一部分,其性能的优劣直接影响系统的探测能力。本论文详细介绍了适合运用于脉冲型探地雷达系统... 详细信息

地下物质探测及成像的多种技术中,探地雷达技术以其无损性和高效成像特性成为最具竞争力的一种探测方式。天线作为探地雷达系统中不可或缺的一部分,其性能的优劣直接影响系统的探测能力。本论文详细介绍了适合运用于脉冲型探地雷达系统中的天线类型,以及探地雷达天线设计过程中需要考虑的天线基本性能参数如阻抗带宽、增益、方向图、频率特性和振铃效应等。基于广泛调研和理论基础研究,本论文设计了两款探地雷达天线,分别是介质透镜加载的TEM喇叭天线和加载超材料透镜的屏蔽蝶形天线。介质透镜加载的TEM喇叭天线的设计主要分为两部分,一部分是TEM喇叭天线的设计,TEM喇叭天线采用加脊的方式实现了100MHz-2GHz的阻抗带宽。第二部分是介质透镜天线的设计,分析了单透镜和双透镜两种加载形式。双透镜加载TEM喇叭天线增益提升最高,但时域振铃严重。单透镜加载TEM喇叭天线具有260MHz-2GHz的工作带宽,最大增益达17dB,辐射脉冲振铃拖尾小,天线辐射为单向辐射,适合应用于探地雷达系统中。加载超材料透镜的屏蔽蝶形天线的设计主要分为两个方面,一方面为屏蔽蝶形天线的设计,另一方面为超材料透镜的设计。加载电阻的蝶形天线放置于矩形加寄生带线的屏蔽腔中,天线增益最高提升6dB,低频带宽稍有展宽,且实现了单向辐射。超材料透镜加载在屏蔽蝶形天线口径处,天线增益最大提高2dB,且天线高频段方向图副瓣减小。

关键词：探地雷达天线 TEM喇叭蝶形天线介质透镜超材料透镜

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FDTD分析探地雷达天线的辐射特性

微波学报 2005年第B04期21卷 91-95页

作者：刘立业粟毅刘克成毛钧杰国防科学技术大学电子科学与工程学院长沙410073

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... 详细信息

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。

关键词：探地雷达天线 FDTD方法广义完全匹配吸收层

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探地雷达天线近地效应研究

电子工程师 2004年第10期30卷 4-6页

作者：贺达江李永俊怀化学院物理与电子信息系湖南省怀化市418008

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 ... 详细信息

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。

关键词：探地雷达天线微带天线近地效应有效介电常数导波波长频率偏移

一种末端加载型300MHz/1GHz双频车载超宽带探地雷达天线设计

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电讯技术 2013年第8期53卷 1069-1073页

作者：郭晨张安学刘策长安大学信息工程学院西安710064 西安交通大学微波工程与光信息技术研究所西安710049

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... 详细信息

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。

关键词：探地雷达天线路基探测 TEM喇叭双频带末端加载超宽带

电磁引流材料及其在高增益探地雷达天线中的应用研究

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电磁引流材料及其在高增益探地雷达天线中的应用研究

作者：郭敏杰中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

随着21世纪人类城市建设的加快以及对自然环境的深入探索,对常用探测工具——探地雷达的探测深度提出了更高的要求。由于现阶段探地雷达增益较低,多只能对浅层地质结构进行探测,故有必要大幅度提升探地雷达的增益。天线作为探地雷达的... 详细信息

随着21世纪人类城市建设的加快以及对自然环境的深入探索,对常用探测工具——探地雷达的探测深度提出了更高的要求。由于现阶段探地雷达增益较低,多只能对浅层地质结构进行探测,故有必要大幅度提升探地雷达的增益。天线作为探地雷达的信号收发器件,通过结合人造电磁材料,能够在保证天线基本结构较小变动的条件下实现目标性能的提升。电磁引流材料,由于其具有不同于电磁透镜、电磁隔离器和反射器等的轻便性,在提升馈源天线增益、改善天线方向性上具有积极效果。本文将从单元结构设计开始探索研究电磁引流材料对探地雷达天线的性能改善作用,进而揭示该类人造电磁材料的作用机制。本文的研究内容与完成的工作如下:（1）均匀电磁引流材料在新型探地雷达天线中的应用研究。本节设计得到了一款加载均匀电磁引流材料的抛物线槽线对拓Vivaldi天线。仿真和实测结果显示,该天线在1.5-8GHz工作频带内最大增益为16.5 d Bi,天线在H面上的半功率波束宽度得到一定缩减,但E面缩减幅度较小,性能提升多集中在3-8 GHz的中高频段。（2）渐变电磁引流材料在新型探地雷达天线中的应用研究。本节基于指数曲线设计得到了一款加载横向渐变电磁引流材料的新型对拓Vivaldi天线,在1-11 GHz工作频段实现了17.67 d Bi的最大增益。天线在1-3 GHz范围内增益得到明显提升,但增幅仍旧较小,且半功率波束宽度缩减在E面上呈片段化分布。为解决上述问题,本节后续设计得到了一款加载层间渐变电磁引流材料的新型探地雷达天线。测试结果显示,该天线工作频带为1-8GHz,最大增益18.2 d Bi,天线在E面和H面上的半功率波束宽度得到有效缩减,减幅均匀且大于前文测试结果。但该结构在大幅提升天线性能的同时也造成了天线体积的扩大,限制了天线的应用。（3）电磁引流材料及透镜在新型探地雷达天线中的应用研究。本节设计得到了一款同时加载电磁引流材料和透镜的椭圆槽线对拓Vivaldi天线。通过引入透镜结构,在1-8 GHz内实现了18.81 d Bi的最大增益,提升幅度为9 d B,天线在E面和H面上的半功率波束宽度得到较大幅度缩减,天线性能最优。本文通过采用不同结构的电磁引流材料,使得探地雷达天线在目标频段内的天线增益获得大幅提升、天线方向性获得较大改善,电磁引流材料的可行性和实用性得到验证,能够为现阶段提升探地雷达深层探测能力提供改进思路,具有一定的实用意义。

关键词：探地雷达天线电磁引流材料增益方向性

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探地雷达天线方向特性探讨

物探与化探 2001年第1期25卷 45-49页

作者：刘志新王志勇岳建华中国矿业大学江苏徐州221008

利用电磁波的传播特点 ,对元天线、对称振子及其天线阵辐射电磁波的方向性做进一步的探讨 ,并分析各因素对其辐射方向性的影响。

关键词：探地雷达天线电磁波方向特性

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复镜像法分析探地雷达天线阻抗特性

电波科学学报 2003年第4期18卷 423-427页

作者：李太全田茂徐继生武汉大学电子信息学院

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煤质参数的变化特性。发现在300MHz到600MHz的高频情况下,天线的输入阻抗随着地下煤质的介电常数(ε_r=2... 详细信息

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煤质参数的变化特性。发现在300MHz到600MHz的高频情况下,天线的输入阻抗随着地下煤质的介电常数(ε_r=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。

关键词：复镜像法探地雷达天线阻抗特性介电常数输入阻抗地下媒质

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一种探地雷达天线的设计及仿真

武汉职业技术学院学报 2018年第3期17卷 98-100页

作者：刘艳妮长江工程职业技术学院湖北武汉430212

设计了一种超宽带平板环形天线,中心频率为755MHz,工作频率范围为560MHz^855MHz,并利用电磁仿真软件Ansoft HFSS对其进行建模仿真。仿真结果表明,平板环形天线工作频率范围内,天线的驻波比小于2;在中心频率755MHz时,天线的回波损耗达到-... 详细信息

设计了一种超宽带平板环形天线,中心频率为755MHz,工作频率范围为560MHz^855MHz,并利用电磁仿真软件Ansoft HFSS对其进行建模仿真。仿真结果表明,平板环形天线工作频率范围内,天线的驻波比小于2;在中心频率755MHz时,天线的回波损耗达到-40d B,相对带宽为39%。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,完全满足探地雷达对天线系统的要求。

关键词：探地雷达天线环形天线 HFSS 宽频天线