發(fā)布時間：2023-09-17 12:46

　　隨著我國社會現(xiàn)代化進程的不斷加快,探地雷達作為一種高效精確且對被測目標無損傷的地球物理探測儀器,在城市地下空間識別開發(fā),管線與道路空洞排查,交通工程質(zhì)量檢測,地下資源勘探等多個領域得到了廣泛的應用。相較于傳統(tǒng)地球物理探測儀器,探地雷達對于淺層目標的探測精度更高。而基于網(wǎng)絡分析儀的步進頻率連續(xù)波探地雷達由于采用掃頻方式測量,理論上的掃頻帶寬可以達到任意寬,所以在多種體制探地雷達技術(shù)中有著更高的分辨率。天線作為整個探地雷達系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),對于整個探地雷達系統(tǒng)實現(xiàn)高分辨探測起到不可或缺的作用。探地雷達系統(tǒng)的天線應具有超寬帶頻率特性,探測分辨率高,輻射方向性良好,小型化等特點,從而提高探地雷達的整體性能。本文以傳統(tǒng)蝶形天線為基礎,從添臂和截臂兩個結(jié)構(gòu)加載的角度分別設計了工作在低頻段的水滴形超寬帶天線和高頻段的超寬帶鼎形天線。一方面拓展了天線有效工作帶寬和實現(xiàn)天線小型化:所設計的探地雷達天線通過結(jié)構(gòu)加載技術(shù)優(yōu)化,不僅拓展了傳統(tǒng)蝶形天線的工作帶寬,優(yōu)化了天線尺寸,還實現(xiàn)了更為優(yōu)異的輻射特性和探測分辨率;另一方面增強了天線的方向性:通過在水滴形天線后方加入金屬屏蔽背腔,并在其內(nèi)部填充吸波材料,另外在...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究歷史及現(xiàn)狀
        1.2.1 探地雷達發(fā)展概況
        1.2.2 探地雷達天線研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第2章 探地雷達理論基礎和天線基本原理
    2.1 探地雷達理論基礎
        2.1.1 電磁學原理
        2.1.2 探地雷達系統(tǒng)的工作原理
    2.2 探地雷達系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標
        2.2.1 探測深度
        2.2.2 縱向分辨率
        2.2.3 橫向分辨率
    2.3 天線的基本原理
        2.3.1 超寬帶系統(tǒng)
        2.3.2 天線的方向性
        2.3.3 天線的增益
        2.3.4 天線的輸入阻抗
        2.3.5 天線的極化
    2.4 超寬帶天線的求解方法
        2.4.1 解析法
        2.4.2 數(shù)值計算法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于屏蔽罩的添臂水滴形天線的優(yōu)化設計
    3.1 傳統(tǒng)蝶形天線設計理論
    3.2 超寬帶水滴形天線的結(jié)構(gòu)設計
        3.2.1 天線的基本結(jié)構(gòu)
        3.2.2 天線的金屬背腔
        3.2.3 天線的吸波材料
        3.2.4 天線的阻抗匹配
        3.2.5 收發(fā)天線的間距
    3.3 超寬帶水滴形天線的優(yōu)化仿真及分析
        3.3.1 不同屏蔽背腔高度對天線性能影響
        3.3.2 天線的輻射特性仿真對比分析
        3.3.3 天線的阻抗和反射特性仿真對比分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于反射板的截臂鼎形天線的優(yōu)化設計
    4.1 超寬帶鼎形天線結(jié)構(gòu)的研究設計
        4.1.1 鼎形天線的天線臂結(jié)構(gòu)設計
        4.1.2 鼎形天線的反射板結(jié)構(gòu)設計
    4.2 超寬帶鼎型天線的結(jié)構(gòu)仿真優(yōu)化與分析
        4.2.1 截斷天線臂底角和頂角對天線性能的影響
        4.2.2 天線臂末端開圓槽對天線性能的影響
        4.2.3 反射板高度對天線性能的影響
    4.3 超寬帶鼎型天線的優(yōu)化結(jié)果分析
        4.3.1 天線的反射系數(shù)
        4.3.2 天線的輻射方向圖
    4.4 本章小結(jié)
第5章 探地雷達天線測試與系統(tǒng)實現(xiàn)
    5.1 天線制作與測試
        5.1.1 天線的加工制作
        5.1.2 天線的性能測試
    5.2 探地雷達系統(tǒng)搭建與實現(xiàn)
        5.2.1 雷達系統(tǒng)模塊
        5.2.2 顯示模塊
    5.3 探地雷達系統(tǒng)實驗應用
        5.3.1 空氣介質(zhì)中金屬管線探測實驗
        5.3.2 干沙介質(zhì)中管線探測實驗
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻
作者簡介及科研成果
致謝



本文編號：3847450