中国科学院机构知识库网格系统: 超宽带脉冲雷达关键技术及其应用研究

中国科学院机构知识库网格

Chinese Academy of Sciences Institutional Repositories Grid

超宽带脉冲雷达关键技术及其应用研究

文献类型：学位论文


作者	夏新凡
学位类别	博士
答辩日期	2015-06-03
授予单位	中国科学院大学
授予地点	北京
导师	方广有
关键词	超宽带脉冲雷达脉冲发射机非线性传输线模拟采样接收机目标探测
学位专业	电磁场与微波技术
中文摘要	超宽带脉冲雷达是利用宽频带的高频脉冲电磁波探测介质分层情况或者障碍物后、介质层中掩藏目标信息的一种无损探测方法，具有穿透能力强、分辨率高、抗干扰能力强、结构简单等特点，在地质勘探、道路质量检测评估、穿墙成像、反恐等多种军事及民用领域具有广泛的应用前景。本文在吸取国内外前人工作成果的基础上，紧紧围绕国家863计划、北京市交通行业科技项目以及北京市重大科技成果转化落地培育项目等研究课题的需要，深入开展了超宽带脉冲雷达关键技术及其应用的研究，研制出多种不同技术指标的超宽带脉冲发射机和平衡馈电模拟采样接收机，并应用于不同超宽带脉冲雷达系统中。通过完成大量的实际目标探测实验以及与国外同类型商用雷达对比测试，成功实现目标成像与定位，取得满意的探测结果，进一步验证了本文设计的发射机与接收机技术性能稳定可靠。论文的主要工作和创新性成果包括：1．中浅层探地雷达系统应用的发射天线和接收天线通常为Bow-tie型平衡馈电天线，为了实现发射机与发射天线相匹配，以及满足不同探测深度与分辨率要求，设计并研制了三款平衡输出的超宽带脉冲发射机：（1）基于雪崩三极管级联电路，设计并研制出大幅度纳秒高斯脉冲发射机，双路平衡输出，输出脉冲幅度和宽度可调。成功应用于超宽带探地雷达系统中，可以准确定位隧道、空洞等目标的位置。（2）提出并研制了一种基于雪崩三极管、阶跃恢复二极管（SRD）、肖特基二极管等开关器件以及短路型微带传输线的双路平衡输出皮秒高斯脉冲发射机，输出脉冲幅度分别为+46.0V和-45.2V，脉冲半高宽约为330ps。成功应用于超宽带探地雷达系统地下目标探测，可以准确定位地下管线等目标的位置。（3）提出并研制了一种大幅度平衡阶跃脉冲发射机，输出脉冲幅度分别为+28.0V和-31.2V，脉冲前沿陡，约为270ps，后沿平缓光滑，振铃水平极低。成功应用于超宽带探地雷达系统和超宽带墙体结构探测雷达系统中，能准确定位地下管线、墙体内钢筋的位置。2．对于应用于高速公路质量检测等领域的高分辨率探地雷达系统，为了满足高增益和快速机动等要求，探地雷达天线通常采用超宽带喇叭型天线和Vivaldi天线，该类天线为非平衡馈电结构。针对非平衡馈电结构的要求，设计并制作了两种类型的非平衡输出的超宽带脉冲发射机：（1）基于射频三极管、宽带线性功率放大三极管、SRD和微带线理论，设计并研制了两种大幅度单周期脉冲发射机，输出脉冲幅度峰-峰值分别为76V和52V，脉冲半高宽分别为1.2ns和0.5ns，振铃水平极低，分别为1.48%和1.00%。分别应用于生命探测雷达和公路探测雷达系统中，满足探测人体呼吸和检测高速公路质量等需求。（2）设计并研制了一种基于SRD和非线性传输线（NLTL）的单周期脉冲发射机，输出脉冲峰-峰值为25V，脉冲半高宽200ps，振铃水平低于5%。成功应用于公路探测雷达系统中，实现路面分层信息无损探测。3．针对接收端为平衡馈电形式的雷达系统，分别设计并研制了两种超宽带模拟接收机采样电路：（1）基于阶跃恢复二极管等高速微波开关器件，设计并研制出一种平衡馈电全桥式模拟接收机采样电路，采样带宽为3.8GHz；（2）基于SPD等器件，设计并研制出一种平衡馈电半桥式模拟采样接收机采样电路，采样带宽为6GHz；上述两种接收机采样电路性能稳定，分别应用于超宽带探地雷达、墙体探测雷达等系统中，成功实现地下目标探测、墙体结构探测。4.为了满足实验室科研工作需要，加工调试出数十套发射机和接收机，分别应用于科研样机和商业化的探地雷达、墙体探测雷达和生命探测雷达等产品中，经济效益显著。
学科主题	雷达 ; 电磁场 ; Radar ; Electromagnetics
公开日期	2015-06-09
源URL	[http://159.226.65.12/handle/80137/10641]
专题	电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	夏新凡. 超宽带脉冲雷达关键技术及其应用研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2015.

入库方式： OAI收割

来源：电子学研究所

浏览0

下载0

收藏0

其他版本

除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。