一种用于高速公路探地雷达的新型时域超宽带TEM喇叭天线

doi:10.12000/JR17004

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摘要基于传输线理论和阻抗渐变思想，采用指数渐变结构及加载技术，对应用于高速公路探地雷达的超宽带TEM喇叭天线进行了设计和优化，分析了不同延展面条件下的驻波特性，应用金属反射腔和分布式电阻加载，进一步改善天线性能，并根据最佳仿真结果制作了一副天线。天线的测试结果表明：该TEM喇叭天线在0.9-12.6 GHz的带宽内电压驻波比小于2，波形保真性好。应用于高速公路探地雷达，取得了较好的效果。

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关键词 ：超宽带, 喇叭天线, 指数渐变, 延展面

Abstract：Based on transmission line theory and impedance transition, we design an ultra-wideband Transverse ElectroMagnetic (TEM) horn antenna that takes advantage of index gradient structure and loading techniques and is optimized for highway Ground Penetrating Radar (GPR) applications. We use numerical simulation to analyze the effects of different curved surfaces as an extension of the antenna and further improve the antenna performance by the use of a metallic reflective cavity and distributed resistor loading. We then fabricated an antenna based on the optimization results and determined the Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) of the antenna to be less than 2 for bandwidths ranging from 0.9-12.6 GHz. The waveform fidelity of the antenna is also good and when we applied this antenna to highway scenarios, it achieved good results.

Key words： Ultra-wide band Horn antenna Index gradient Surface extension

收稿日期: 2017-01-05 出版日期: 2017-09-04

PACS:

TN957.2

基金资助:北京交通行业科技项目（7C1405473）

通讯作者: 尹德 yinde14@mails.ucas.ac.cn E-mail: yinde14@mails.ucas.ac.cn

作者简介: 尹德(1993-),男,湖北黄冈人,中国科学院电子学研究所硕士研究生,研究方向为天线设计、雷达信号处理.E-mail:yinde14@mails.ucas.ac.cn;叶盛波(1983-),男,湖北武汉人,中国科学院电子学研究所副研究员,研究方向为无载频脉冲探测雷达新技术、无载频脉冲探测雷达系统研制.E-mail:sbye@mail.ie.ac.cn;刘晋伟(1993-),男,山西忻州人,中国科学院电子学研究所硕士研究生,研究方向为雷达发射机的设计.E-mail:liujinwei14@mails.ucas.ac.cn;纪奕才(1974-),男,山东青岛人,中国科学院电子学研究所研究员,主要研究方向为超宽带雷达、超宽带天线、电磁场数值计算、电磁兼容.E-mail:ycji@mail.ie.ac.cn;刘小军(1972-),男,山东烟台人,中国科学院电子学研究所研究员,主要研究方向为超宽带雷达技术、信号与信息处理.E-mail:lxjdr@mail.ie.ac.cn;方广有(1963-),男,河南人,中国科学院电子学研究所研究员,博士生导师,主要研究方向为超宽带雷达成像理论与技术、探地雷达技术、地球物理电磁勘探技术、月球/火星探测雷达技术、超宽带天线理论与技术、 THz成像技术等.E-mail:gyfang@mail.ie.ac.cn

引用本文:

尹德, 叶盛波, 刘晋伟, 纪奕才, 刘小军, 方广有. 一种用于高速公路探地雷达的新型时域超宽带TEM喇叭天线[J]. 雷达学报, 2017, 6(6): 611-618. Yin De, Ye Shengbo, Liu Jinwei, Ji Yicai, Liu Xiaojun, Fang Guangyou. Novel Time-domain Ultra-wide Band TEM Horn Antenna for Highway GPR Applications. JOURNAL OF RADARS, 2017, 6(6): 611-618.

链接本文:

http://radars.ie.ac.cn/CN/10.12000/JR17004 或 http://radars.ie.ac.cn/CN/Y2017/V6/I6/611

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