FDTD分析探地雷达天线的辐射特性-硬件和射频工程师.PDF

维普资讯 第2l卷增刊 微 波 学 报 Vo1．21Supplement 2005年4月 JOURNALOFMICROWAVES Apr．2005 FDTD分析探地雷达天线的辐射特性 刘立业 粟 毅 刘克成 毛钧杰 (国防科学技术大学电子科学与工程学院，长沙410073) 摘 要： 探地雷达系统一般采用超宽带短脉冲信号，因而其天线系统必须具有较好的宽带性能。只有几种类 型的宽带天线能够用于探地雷达系统中，如电阻加载的蝶形天线、TEM喇叭天线及其变形形式。本文将给出一种新 型的探地雷达天线，该天线为置于镜像面上且具有离散指数电阻加载的单偶极子。文中将采用 FDTD计算和分析该 天线在自由空间和有耗媒质上方时的辐射特性。结果表明，通过选择一定的电阻加载形式，可使天线具有较好的辐 射波形，从而能够满足实际探地雷达的需要。最后 ，通过地下 目标散射场的理论结果和实验结果说明了本文所采用 方法的正确性。 关键词： 探地雷达天线，FDTD方法 ，广义完全匹配吸收层 Radiation CharacteristicsofGPR AntennaThroughFDTD M ethod LIULiy·e，SUYi，LIUKe-cheng，MAOJun-jie (CollegeofEelctronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha，410073，China) Abstract： Thegroundpenetratingradar(GPR)systemsusuallyusebroadbandelectromagneticpulse，SOthenatennas mustbewidebandnadCna coupleelectromagneticenergyintotheground．Thereafeonlyafew typesofantennashtatafe widelyusedinGPRsystems．suchas resistivelylaodedbow—ties，TEM hornsnadtheirmodification．A novelGPR natenna thatisthedipolewiht discreteexponentialresistiveabovetheimageplaneispresentinpaper．Radiationcharacteristicsofthe natennaraereserachedthroughhtefinitedifferencetimedomainmehtod(FDTD)whenitisinspacenadonhteaboveofhte lossymedia．Theresultsshow htatthena tenn ainpape rterminatesthereflectionsattheendofnatennasthroughresistive laoding，SOitCna be applide inGPR systems．Atlast，htesimulationnadexperimentresults abouthtescatteringbythebur- iedobjectsshowthemethodinpaperiscorrect． K words~ GPRna tenna，FDTD method，Generalizedpe rfecdymatchedlayer 一 般宽带天线在其末端处由于阻抗不连续，从 引 言 而