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超宽带信号辐射与散射研究

刘培国  
【摘要】: 本文的研究是“九五”国防预研“超宽带(UWB)雷达体制及关键技术研究”项目工作的一部分,主要包括两方面内容:①超宽带信号的辐射-高效超宽带天线的研制;②超宽带信号的散射-地表目标的复合散射研究。 本文在研究分析了超宽带信号的辐射特点和超宽带超宽带合成孔径雷达(UWBSAR)要求的前提下,总结国内外超宽带天线的研究进展,研制了一种具有超宽带特性的新型超宽带平面喇叭天线。这种平面喇叭天线采用了新型的平衡馈电方式,结构简单,性能良好,同时结合了TEM喇叭和振子天线的优点,结构维数低,具有较强的方向性、较高的效率,在UWBSAR轨道系统实验中取得了比较理想的结果。 本文提出了研究地表目标复合散射的新方法--复合激励方法。复合激励法分析思路简单,计算清晰,与其他分析地表目标复合散射的方法相比较具有独特的优点。本文应用复合激励方法计算了地表背景下车体的时域电磁散射,并与试验作了对比,两者比较吻合。复合激励法使用范围广泛,不仅适用于时域,也适用于频域,不仅时用于地表目标的电磁散射研究,也同样也适用于海面等环境下目标的电磁散射研究。以复合激励方法为基础,并作为后续研究的起始,本文采用后向投影(BP)算法,对地表背景下的卡车进行成像仿真。 作为分析超宽带信号辐射与散射的基础,本文改进了时域有限差分方法中基于基尔霍夫(Kirchhoff)积分的近远场变换技术,它的优点在于实现简单,降低了存储内存要求,既能计算远区场又能计算近区场,计算结果表明这种变换方法非常有效。论文还改进了时域有限差分方法中的总场散射场的分离技术,消除了原来因为分离带来的计算误差,提高了散射计算的精度。针对在辐射与散射研究中的应用,本文还分析了时域有限差分方法的截断边界与不规则网格的设置,以及由此引入的误差。 本文的研究工作已经在轨道VHF/UHF波段UWBSAR系统试验得到实际应用,而且取得良好的效果。虽然所有这些工作仍待进一步深入和完善,但是可以相信对UWB的研究一定会起到促进作用。


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