口径天线瞬态辐射特性的研究

为了在时域研究超宽带口径天线的瞬态辐射特性，利用时域有限差分方法在平面波正投射、斜投射及柱面波投射于不同尺寸和形状的口径面的情况下，对口径面上的场进行了计算，进而得出该口径天线的辐射场。将通常天线的方向图扩展为可用于超宽带天线的空时方向图，并在不同激励的情况下用空时方向图描述了激励脉冲在自由空间展布的宽度与天线口径几何尺寸、形状和主辐射面的辐射波形之间的关系，得出改变口径面的形状和大小可以改变口径面的辐射特性的结论，为理解超宽带口径天线辐射特性并为进一步设计该类天线提供了理论依据。     

几种典型目标的角闪烁特性分析

从角闪烁的概念出发分析了谐振区典型目标的角闪烁特性。利用解析方法给出了无限长导体圆柱角闪烁的产生机理,角闪烁与电尺寸的关系;利用矩量法求解电磁场积分方程,分析了导体平板和有限长导体圆柱的远区散射场和波印廷矢量,发现导体平板和有限长导体圆柱的波印廷矢量在球坐标系下的3个分量随远区观察距离的平方衰减,因此对导体平板和有限长导体圆柱来说,由波印廷矢量法计算所得的角闪烁与观察距离有关。     

楔形介质填充超宽带TEM喇叭天线的辐射特性研究

针对探地雷达系统所用的TEM喇叭天线前向辐射方向不集中及侧向泄漏大等问题,采用楔形介质填充的办法加以改善,并利用有限积分(FIT)法研究分析了不同尺寸的楔形介质填充TEM喇叭天线的辐射特性.研究结果表明,选择适当尺寸的楔形介质,可以改善超宽带TEM喇叭天线的辐射特性,同时该天线在0.8～3 GHz的频段范围内电压驻波比(VSWR)小于2,具有超宽带的工作特性.该天线结构简单,加工方便,制造成本低,具有较大的实用价值.     

提高喇叭天线增益的超介质构建方法

为使喇叭天线内部传导的球面波向平面波发生转变,提出一种高增益喇叭天线的超介质构建方法(MSM).MSM方法先采用有限嵌入式坐标变换将喇叭天线内空气介质的电磁参数进行变换,得到一组在原空气介质所占空间内连续变化的电磁参数,再将连续的电磁参数在空间离散化,并设计对应的电谐振和磁谐振单元,最后排布谐振单元实现超介质的构建.在喇叭天线中应用该超介质,改善了口面场的幅相分布,提高了喇叭天线主瓣的方向系数.与零折射率超介质构建方法相比,MSM方法消除了电磁波在介质分界面上的反射,提高了喇叭天线的辐射效率.采用基于有限元算法的COMSOL软件对电磁波在喇叭天线内的传导特性及增益方向图进行三维数值模拟,并与常规喇叭天线进行对比,结果表明:喇叭天线过渡段内波面形式发生了转变,主瓣增益提高了9dB,主H面和主E面的半功率角分别减小了2.1°和1.0°.     

一种降低交替方向隐式时域有限差分数值色散的方法

针对交替方向隐式时域有限差分方法(ADI-FDTD)数值色散严重的缺点,提出了一种低数值色散的各向同性 ADI-FDTD 方法.该方法在ADI-FDTD方法的差分近似微分中引入各向同性差分模板,并通过确定各向同性差分的加权系数来近似实现各向同性,然后人为修正空间的介质参数来减少各个方向上的数值色散误差,因此在模拟一定带宽的时域问题时可有效提高计算精度和计算效率.仿真结果表明,该方法在单频上可近似实现无数值色散误差,在所优化的频带附近其数值色散误差是 ADI-FDTD 方法的1%.     

平面波激励的超宽带天线口径辐射特性研究

如何高效而又有较少拖尾的将信号辐射出去是超宽带天线的设计关键,利用FDTD方法研究了在平面波激励的情况下口径形状和激励脉冲的脉宽与辐射波形之间的关系,得出在不同口径形状的情况下口径辐射场不仅与口径形状有关还与所加激励源的极化方向有关,即口径窄边与激励源极化方向一致时,辐射场幅值最大。实验分析表明该方法的有效性。     

探地脉冲雷达回波信号波达方向估计方法的研究

估计探地脉冲雷达目标回波方向是探地雷达信号处理的一个重要内容，针对脉冲探地雷达回波信号的超宽带特点，提出了将探地雷达阵列信号经过高频带通滤波器分解成几个窄带信号后，再利用窄带子空间方法进行波达方向估计。通过对实验数据的处理发现，低频信号的分辨率较低，误差较大。在实际处理过程中，并不需要对所有频带信号进行处理，只需要用几个较高频率的窄带信号，就可以准确估计出超宽带脉冲探地雷达信号的回波方向。     

随机小介质球散射的稀疏矩阵/规则网格法分析

利用张量电场积分方程和稀疏矩阵/规则网格（SMCG）法分析了随机分布小介质球的散射问题，SMCG法根据离散单元间场作用的强弱，将阻抗元素分解为强作用的稀疏矩阵和弱作用的补充矩阵，在共轭梯度法迭代求解矩阵方程时，直接计算强作用稀疏阵与待求向量的乘积；而对弱作用的补充矩阵，则将阻抗元素在规则网格上应用Taylor级数展开，由于级数项中存在平移不变性的核，因而可利用快速傅里叶变换实现补充矩阵与待求向量的乘积，实验算例表明：SMCG法和矩量法的数值曲线吻合性很好，在分析电大目标散射时减少了计算机内存和CPU时间要求，因此SMCG法比矩量法具有明显的优越性。     

一种具有陷波特性的超宽带天线的研究

提出了一种利用弧形开槽实现陷波特性的方法,设计了一种具有陷波特性、能够屏蔽空间手机信号干扰的超宽带天线,并利用CST仿真软件对陷波特性的变化规律做了深入探讨.该天线以普通的平面单极子天线为基础,在贴片中心加两条弧形开槽.通过调整弧形开槽的缝隙宽度、弧长、半径等参数,可以调整阻带中心频率及带宽.仿真结果表明,该天线的工作频率为0.6～5 GHz,其中,在两个GSM频带范围内(0.88～0.96 GHz和1.71～1.88 GHz)具有陷波功能.     

卡亨南-洛维变换法提高探地雷达信号信噪比研究

针对探地雷达(GPR)信号中背景杂波强、分布范围广,信号信噪比低的特点,提出一种用卡亨南-洛维变换法对GPR信号进行多道处理的方法.该方法充分利用了多道GPR数据中背景杂波、目标信号以及随机噪声等成分所具有的不同相关性这一重要的二阶统计特征,根据多道数据相关矩阵特征值的大小与数据中各成分相关性强弱的对应关系,实现了目标信号与背景杂波和随机噪声的有效分离.对时域有限差分仿真GPR数据和实测GPR数据的处理结果表明,与针对消除直达波影响的时窗法和平均相减法相比,该方法对直达波的去除更彻底(不会有拖尾效应),抗噪能力更强,信噪比改善更显著,经处理后的信号信噪比可提高30 dB以上.