用于探地雷达系统的相控阵天线的研究与设计

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1、万方数据中图分类号：学科分类号：j[丛里52=247040论文编号：密级：公2王安徽理工大学硕士学位论文用于探地雷达系统的相控阵天线的研究与设计作者姓名：张秀峰专业名称：控制理论与控制工程研究方向：鱼磁场皇电磁遗导师姓名：筮塞这麴援导师单位：塞徽理工大学答辩委员会主席：陈登科论文答辩日期：2014年5月31口安徽理工大学研究生处年月日万方数据ADissertationinControlTheoryandControlEngineeringTheResearchandDesignofPhasedArrayAntennaforGroundPenetratingRa

2、darSystemCandidate：ZhangXiufengSupervisor：ZhuZongjiuSchoolofElectricalAndInformationEngineeringAnHuiUniversityofScienceandTechnologyNo．168，ShungengRoad，Huainan，232001，P．R．CHINA万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塞邀垄三太堂或

3、其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：蝉日期：坐生年—6月』日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽堡工大堂有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于塞徼堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作

4、者签名：导师签名：签字日期：弘牛年占月J日签字日期：伽牛年6月J日辱，赫眨万方数据摘要探地雷达(GroundPenetratingRadar，简称GPR)，也被称为地质雷达，是一种利用无线电波(频率介于1MHz～IGHz)来确定地下介质分布情况的探测方法。近年来，日益成熟的理论成果带动了探地雷达技术的迅速发展。由于探地雷达具有高效探测性和非破坏性等优点，目前已经广泛应用于许多领域。但是由于地下介质区域的复杂性和探地雷达探测的特殊性，对其天线的要求更加苛刻，针对目前部分探地雷达存在着探测分辨率不高，或者在提高分辨率的同时探测距离会大幅下降的缺陷，拟改进探地雷达的

5、天线系统，用相控阵天线替代传统的探地雷达天线，充分利用相控阵天线的优势一～定向波束成形能力强、抗干扰强等，研究和设计了一种用于探地雷达系统的由新型蝶形天线单元组成的相控阵天线。本文首先回顾了探地雷达的发展历史，简要介绍了当前国内外研究现状，并叙述本次研究的背景和意义。然后详细介绍了探地雷达的基本工作原理，系统组成，并对其探测性能指标进行系统阐述，接着研究了相控阵天线的基本组成，扫描的原理和主要参数，对其特点进行了概括，最后，通过对探地雷达常用天线类型的分析，设计了一种相控阵天线系统并进行优化和仿真。本文采用了新式的蝶形天线单元结构，该天线单元的两个辐射元件位于

6、介质板的两侧，由平行线进行馈电，在该天线单元的基础上，采用馈电平行线并联，组成简单的1x2和2×2天线阵列。并以2×2天线阵列为例，使用AnsoflHFSS天线仿真软件，对其进行天线建模和参数优化设计，最后进行仿真，仿真结果显示，该天线阵列驻波比<2的相对带宽达到76．25％，回波损耗(工作频率在610MHz时，SlI参数的值为一15．16dB)，符合设计要求，在探地雷达系统中能够很好的应用。图[29]表[5]参[58]关键词：相控阵；探地雷达；蝶形天线；HFSS分类号：(711N957．2)万方数据安徽理工大学硕士学位论文万方数据AbstractGround

7、penetratingradar(GroundPenetratingRadar,referredGPR)，alsoknownasthegeologicalradar,isadetectionmethodtodeterminethedistributionofsubsurfaceusingradiowaves(frequencyrangefrom1MHz～1GHz)．Inrecentyears，increasinglysophisticatedtheoreticalresultsledtotherapiddevelopmentofground—penetrati

8、ngradartechnology．T