用于探地雷達(dá)的脈沖天線研究.pdf

1、探地雷達(dá)<'[1]>(Ground Penetrating Radar，GPR)是用來(lái)探測(cè)地下目標(biāo)的雷達(dá)，天線系統(tǒng)是其關(guān)鍵部件。由于探地雷達(dá)經(jīng)常采用無(wú)載波脈沖電磁波作為發(fā)射信號(hào)，從頻域角度，要求探地雷達(dá)天線具有很寬的工作帶寬；從時(shí)域角度，要求天線時(shí)域響應(yīng)的峰值(Peak Value)信號(hào)大，并且拖尾幅度小。 目前用于探地雷達(dá)的天線主要有TEM喇叭、水平振子和領(lǐng)結(jié)天線(Bow—Tie)等幾種寬帶天線，這些天線不僅工作頻帶較寬，而且

2、從時(shí)域看，這些天線的相位中心比較穩(wěn)定。TEM喇叭天線工作帶寬可以做的很寬，極化易于控制，應(yīng)用于探地雷達(dá)時(shí)不需要屏蔽罩，不足之處是體積和質(zhì)量較大。水平振子的體積和質(zhì)量較小，但工作帶寬相對(duì)窄一些，需要采取加載等措施增加帶寬。Bow—Tie天線相當(dāng)于臂寬漸變的水平振子，其工作帶寬相對(duì)較寬，但也需要采用加載等增加帶寬的措施以滿足探地雷達(dá)的要求，另外Bow—Tie天線的交叉極化相對(duì)大一些。水平振子和Bow—Tie天線應(yīng)用于探地雷達(dá)時(shí)都需要屏蔽罩，

3、因此天線的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮屏蔽罩的影響。 漸變槽線天線(Tapered slot Antenna，TSA)也是一種類型的寬帶天線(圖8)，能夠滿足探地雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)天線的要求。而且漸變槽線天線的結(jié)構(gòu)方面有其優(yōu)點(diǎn)，它由一端漸漸張開(kāi)槽線組成，可以看成是一種平面TEM喇叭天線，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小，易于與探地雷達(dá)中其它部件平面集成：在輻射機(jī)理上，它也與TEM喇叭天線類似，在漸變槽線天線中，電磁波沿著槽線，一邊傳播，一邊輻射，因此它是一種端射行波天

4、線，因而其理論上具有較寬的帶寬，而且輻射波的相位中心也比較穩(wěn)定。 為了有效地輻射電磁能量，和通常的天線一樣，要求漸變槽線天線輻射端的槽寬大于最大工作波長(zhǎng)的一半。對(duì)于某些探地雷達(dá)系統(tǒng)，其天線的尺寸可能低于這個(gè)要求，因此一些沒(méi)有輻射到外空間的電磁能量將返回到天線的輸入端，形成反射波，造成天線的駐波增大，在頻域中的表現(xiàn)是天線的帶寬減小，在時(shí)域中的表現(xiàn)是，天線響應(yīng)波形中出現(xiàn)了較大的拖尾脈沖，探地雷達(dá)中的拖尾脈沖在時(shí)間上可能與來(lái)自目標(biāo)的散