冲击脉冲雷达中时域超宽带天线的设计与研究

论文摘要

冲击脉冲雷达,又称作无载波雷达和视频脉冲雷达,是超宽带雷达的一个分支和特例。冲击脉冲雷达所采用的冲击脉冲具有很宽的频谱,携带丰富的低频和高频分量,因此冲击脉冲雷达能兼顾探测距离和分辨率等指标,实现在树林、冰雪、沙土等媒质中隐藏目标的探测和识别。也正是由于采用的窄脉冲信号具有很大的瞬时带宽,所以雷达的发射和接收天线也和工作在频域的常规雷达天线有所不同。本文的主要工作是根据应用于隐藏目标探测的冲击脉冲雷达系统对其天线的特殊要求,设计并优化出满足雷达系统指标要求的收发天线。本文的主要贡献和创新点可以归纳为以下几个方面:(1)在分析和归纳Vivaldi宽带天线设计方法的基础上,结合冲击脉冲雷达的需求,提出了一种针对时域Vivaldi天线设计的评估方法,并设计了两类六种Vivaldi天线,分析评估了其时域性能;(2)结合天线性能对冲击脉冲雷达的影响,定义了天线时域性能新参量,为时域天线的设计与性能评估建立了依据;(3)提出了一种加载Vivaldi天线新形式,有效地抑制了接收脉冲拖尾,有力地支撑了雷达的隐藏目标探测成像实验;(4)运用所设计之Vivaldi天线,进行了基于电磁时间反转成像算法的目标探测与成像的前瞻性实验研究,得出了一些有意义的结果和结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 冲击脉冲雷达简介
• 1.2 冲击脉冲雷达的工作原理
• 1.3 冲击脉冲雷达的主要性质与系统指标
• 1.3.1 主要性质
• 1.3.2 系统指标
• 1.4 冲击脉冲雷达对天线的要求
• 1.5 几种常用的时域天线
• 1.5.1 TEM喇叭天线
• 1.5.2 TA锥天线
• 1.5.3 领结天线
• 1.5.4 Vivaldi天线
• 1.5.5 常用的时域天线小结
• 1.6 论文的主要工作和结构安排
• 第二章 基于HFSS的Vivaldi宽带天线的设计
• 2.1 耦合型Vivaldi宽带天线的设计
• 2.1.1 带状线馈入型
• 2.1.2 微带线馈入型
• 2.1.3 切角的微带线馈入型
• 2.2 对极型Vivaldi宽带天线的设计
• 2.2.1 对极型Vivaldi宽带天线的设计
• 2.2.2 改良型的对极Vivaldi宽带天线
• 2.3 小结
• 第三章 时域Vivaldi天线的设计与性能研究
• 3.1 研究实验及时域性能新定义
• 3.1.1 实验框图
• 3.1.2 时域性能新定义
• 3.2 耦合型Vivaldi宽带天线的时域性能
• 3.2.1 带状线馈入型
• 3.2.2 微带线馈入型
• 3.2.3 切角后的微带线馈入型
• 3.3 对极型Vivaldi宽带天线的时域性能
• 3.3.1 对极型Vivaldi天线
• 3.3.2 改良型的对极Vivaldi天线
• 3.4 小结
• 第四章 瞬时超宽带加载Vivaldi天线的新设计
• 4.1 天线的电阻加载理论
• 4.2 Vivaldi天线的电阻加载设计
• 4.3 加载Vivaldi宽带天线的时域特性
• 4.4 小结
• 第五章 基于Vivaldi宽带天线的目标探测成像实验研究
• 5.1 实验场景
• 5.2 电磁时间反转成像（EMTRI）原理
• 5.3 实验及成像结果
• 5.3.1 天线改进前的实验结果
• 5.3.2 天线改进后的实验结果
• 5.4 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果