【摘要】：隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,探地雷達(dá)在諸如建筑工程質(zhì)量檢測、交通設(shè)施質(zhì)量檢測、管線快速檢測、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防、考古、礦產(chǎn)資源勘探、月球探測、巖土工程調(diào)查和軍事探測等多個領(lǐng)域正發(fā)揮著越來越重要的作用。天線作為探地雷達(dá)末端重要的組成部分,其特性將直接影響著探地雷達(dá)的探測能力,因此提高天線的性能對探地雷達(dá)在實(shí)際中的應(yīng)用具有重要意義。本文主要目的是模擬并制作出具有超寬帶頻率特性、屏蔽性能好、探測精度高的探地雷達(dá)天線,從而提高探地雷達(dá)的探測能力。自探地雷達(dá)的概念提出以來,與之相匹配的天線方面的研究一直是探地雷達(dá)的重要研究方向,通過近幾十年國內(nèi)外學(xué)者的不斷努力,探地雷達(dá)天線的種類以及改良天線性能的加載方法也多種多樣。本文以領(lǐng)結(jié)天線為基礎(chǔ),探討了不同加載方法對天線的影響,分析出最佳的加載方案,對提高探地雷達(dá)的信噪比、改善探測精度具有重要意義。領(lǐng)結(jié)天線最早的研究是在1952年,Brown和Woodward系統(tǒng)的研究了三角形片狀天線的輻射特性,發(fā)現(xiàn)領(lǐng)結(jié)天線相比于圓柱形偶極子天線具有更寬的帶寬,且相比于雙錐天線具有更小的尺寸,方便應(yīng)用。在探地雷達(dá)的實(shí)際工作中,地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)分布復(fù)雜且來自地上的干擾很多,這就要求天線要有更寬的帶寬和很好的方向性。一般將金屬背腔置于領(lǐng)結(jié)天線背部,這樣即可以屏蔽來自空氣中電磁波的干擾,又可以減少天線向空氣中的輻射,在一定程度上削弱直達(dá)波。但是金屬屏蔽罩對天線的信號影響很大,信號容易在天線和屏蔽罩之間來回反射產(chǎn)生多次波,在屏蔽罩內(nèi)加載合適的吸波材料可以起到增加天線帶寬削弱罩內(nèi)反射波的作用。在增加領(lǐng)結(jié)天線帶寬方面,由于阻容混合加載的方式較難實(shí)現(xiàn),故一般采用純電阻加載的方式。天線的電阻加載主要分為集中式電阻加載和分布式電阻加載。分布式電阻加載是指在天線內(nèi)對天線進(jìn)行連續(xù)性的加載,使電流在天線內(nèi)部逐漸變?nèi)?最后在天線末端降為零的一種無反射電阻加載。這種加載方式可以有效地增加天線的帶寬,但是同樣也會嚴(yán)重降低天線的輻射效率,且實(shí)際實(shí)施起來難度大。集中式電阻加載是指在天線的末端或其他位置加載單個或多個電阻,相比于分布式加載,集中式電阻加載對天線輻射效率的損耗小,且更易于實(shí)現(xiàn)。本文利用電磁仿真軟件HFSS模擬了普通領(lǐng)結(jié)天線、帶吸波材料的領(lǐng)結(jié)天線、末端加載領(lǐng)結(jié)天線。根據(jù)模擬結(jié)果,再結(jié)合擬解決的實(shí)際問題,優(yōu)化選擇合適的天線尺寸、屏蔽罩尺寸、吸波材料、加載阻值與方式等多個參數(shù)。并根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行天線的制作與測試,檢驗(yàn)天線的性能。實(shí)際測試結(jié)果表明帶吸波材料的領(lǐng)結(jié)天線和末端加載領(lǐng)結(jié)天線都可以有效的提高領(lǐng)結(jié)天線的帶寬,消除天線時間域信號的拖尾,并改善天線的指向性,對于提高探地雷達(dá)探測精度和雷達(dá)信號的信噪比具有重要意義。
【圖文】：

圖 1.1 探地雷達(dá)工作示意圖雷達(dá)發(fā)展迅速，已經(jīng)應(yīng)用到多個領(lǐng)域，并取得面，探地雷達(dá)可以檢測出混凝土澆筑質(zhì)量和土的厚度及混凝土中的鋼筋分布情況；在交通設(shè)測、隧道襯砌檢測、季節(jié)性凍土路基和永凍土測、公路及機(jī)場跑道路面檢測和城市道路路面方面，探地雷達(dá)可以對滑坡位置處的裂縫和裂位，，起到地質(zhì)災(zāi)害隱患防治的作用[1-9]。另外探測、巖土工程調(diào)查和軍事探測等多個領(lǐng)域的探地雷達(dá)類型是脈沖雷達(dá)。脈沖雷達(dá)工作時介質(zhì)的反射，并接收反射信號，提取出有用信析時域信號時，若脈沖信號足夠窄，則可保證精度。這對雷達(dá)天線提出了很高的要求，它不

第 1 章 緒論重要的組成部分，其性能的好壞，對于整此，自探地雷達(dá)的概念提出以來，天線技十年來，經(jīng)國內(nèi)外學(xué)者們的不斷努力，探方法也多種多樣[39-40]。漸變槽線天線，這種天線有較寬的帶寬效率表現(xiàn)很好，設(shè)計這種天線也比較簡單 年被人們想出來，到了后來這么多年的aldi 天線。這種天線也有比較明顯的缺點(diǎn)現(xiàn)象[41]。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P631.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2662258