用于探地雷达的脉冲天线研究

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1、摘要探地雷达“’(Gro∞dPenetratingRadar，GPR)是用来探测地下目标的雷达。天线系统是其关键部件．由于摄地雷达经常采用无载波脉冲电磁波作为发射信号，从频域角度，要求探地雷达天线具有很宽的工作带宽；从时域角度。要求天线时域响应的峰值(PeakValue)信号大，并且拖尾幅度小．目前用于探地雷达的天线主要有1日喇叭、水平强子和颁结天线(Bolt-Tie)等几种宽带天线．这些天线不仅工作频带较宽，而且从时域看．这些天线的相位中心比较稳定．T蹦喇叭天线工作带宽可以傲的很宽，极化易于控制，应用于撵地雷达

2、时不需要屏蔽罩，不足之处是体积和质量较大．水平振子的体积和质量较小。但工作带宽相对窄一些，需要采取加载等措旄增加带宽。Bow-Tie天线相当于臂宽渐变约水平振子，其工作带宽相对较宽，但也需要采用加载等增加带宽的措施以满足探地雷达的要求，另外Bow-Tie天线的交叉极化相对大一些．水平振子和Bow-Tie天线应用于探地雷达时都需要屏蔽罩，因此天线的设计应考虑屏蔽罩的影响．渐变槽线天线(TaperedSlot_^Ilte加a，TsA)也是一种类型的宽带天线(图8)，能够满足探地雷达系统对天线的要求．而且渐变槽线天线的

3、结构方面有其优点。它由一靖渐渐张开槽线组成。可以看成是一种平面删喇叭天线，箕结构简单、质量小．易于与探地雷达中其它部件平面集成；在辐射机理上，它也与T酬喇叭天线类似，在渐变槽线天线中，电磁渡沿着槽线．一边传播，一边辐射。因此它是一种端射行波天线，因而其理论上具有较宽的带宽，而且辐射波的相位中心也比较稳定．为了有效地辐射电磁能量，和通常的天线一样．要求渐变槽线天线辐射端的槽宽大于最大工作波长的一半。对于某些探地雷达系统，其天线的尺寸可能低于这个要求，因此一些没有辐射到外空间的电磁能量将返回到天线的输入端，形成反射波

4、，造成天线的驻波增大，在频域中的表现是天线的带宽减小．在时域中的表现是，天线响应波形中出现了较大的拖尾脉冲，探地雷达中的拖尾脉冲在时间上可能与来自目标的散射脉冲相混叠，进而影响系统的检测性能。为了减小脉冲拖尾和展宽频带。通常要对这些天线进行电阻加载“””，利用电阻吸收反射波的能量，达到减小拖尾脉冲幅度和展宽频带的目的。本文以探地雷达为应用背景，研究了新型结构的渐变槽线天线及其阵列，重点从实验角度探讨了此类天线加载原理及实现方式，对研制的多种形式的渐变槽线天线及其阵列的测试结构进行了分析和讨论，并对下一步的研究方向

5、进行了探讨．关键词：脉冲天线，ⅥvaIdi天线，加载天线，探地雷达．AbstractGroundPenetratingRadar(OPR)iSakindofradarusedtopenetrateobjec扭underground,antennaiS∞importantpartofitAswealwaysusecarrim'-fi'enpulse∞WAluminjngsignal，theantdrlnaofGPRneedtOhaveaverywidebandwid出whentalkedinfrequencydom

6、ain；andintimedomain,wejudgeitbytheantenna’Stime-domalnresponse,whichis，thePeakValueislargeenou机whiletheamplitudeofthetailsiS∞lowaSpossible．Atpresentthmmkindsofwide-bandaotcflnausedjnGP艮llmelyTEMhorn,horizontaldipole,BOw．前e．andSO011．Theseantennasnotonlyhavewid

7、ebandwidth，butalsohavesteady口h8secenter．"rEMhamhasveryWidebandwidth,itsPOlarlzationjs卿tocontrolandwhenusedinGP艮itneedn’tascreeningcan,butitisSOhugeandheavythatitisnotsuitableinamobilepenetratingsystem．Horizontaldipoleissmallerandlighterrelatively,butitsbandwi

8、dthismuchImTOWtobeusedasaGPRantenna,needstobewidenusingsomemethodSUchasloading．Bow．Tieam臼．1naisequivalenttoahorizontaldipolewhosea姗isgradualjychanging，itsbandwidthiS8bitwider,butalsoneedt