超宽带脉冲天线仿真设计

摘 要

天线作为冲击脉冲雷达系统的一个关键部件，主要完成电磁波的有效辐射和接收.随着移动通信、全球定位系统和卫星通信系统的发展,天线的研究已成为很热门的课题。一种至今仍研究较少的微带贴片天线为蝶形天线, 蝶形天线是在脉冲型探地雷达中广泛采用的一种宽带天线。本文设计仿真了一种中心频率为400 MHz的吸波材料填充式蝶形天线,可应用于超宽带探地雷达系统。

本文首先介绍了超宽带(UWB)脉冲雷达天线仿真设计的意义、背景及对UWB天线的要求，并比较了常见的几种超宽带天线，由此引入本文重点研究的用于探地雷达的蝶形天线。本文的主要工作是在充分研究传统蝶形天线特性的基础上，利用三维电磁仿真软件HFSS设计蝶形天线，并对其性能进行优化。

本文在完成课题的基础上探索性的自定义尺寸设计了蝶形天线.从分析结果可以看到本文设计的蝶形天线辐射贴片的长度、辐射贴片的宽度与谐振频率之间的关系，以及同轴线馈电点位置和天线输入阻抗的关系。理论及仿真结果表明，本文设计的超宽带蝶形天线用于探地雷达测量是可行的。

关键字：探地雷达，超宽带，超宽带天线，HFSS仿真软件，蝶形天线，辐射贴片 

ABSTRACT

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Key Words:    Ground penetrating radar(GPR)  , ultra wide band ( UWB） ,  UWB antenna ,  HFSS software  , Bow-tie antenna  ,  The radiation patch

目 录

摘 要 7

第一章  绪论 10

1.1 课题的研究意义及目的 10

1.2 天线的发展趋势 10

1.3 超宽带脉冲雷达天线的优势 11

1.4 本文的主要工作及任务 11

第二章  超宽带技术 12

2.1 超宽带技术产生背景 12

2.2 超宽带技术的发展状况 12

2.3 超宽带技术的特点 13

2.4 超宽带技术的应用 14

2.5 超宽带技术的发展前景 15

2.6 本章小结 16

第三章  超宽带天线的研究分析 17

3.1 超宽带天线的发展 17

3.2 超宽带天线概念 18

3.3 超宽带天线特点 18

3.4 超宽带天线分类 19

3.5 目前研究存在的问题及未来发展趋势 20

3.6 本章小结 21

第四章  蝶形天线的设计及仿真 22

4.1 蝶形天线的发展 22

4.2 蝶形天线的大致分类 23

4.3 蝶形天线的设计与仿真 23

4.4 超宽带脉冲雷达蝶形天线结果讨论与分析 25

4.5 用CST Microwave Studio仿真软件进行了仿真及测试 25

4.6 本章小结 29

第五章  结论与展望 30

致 谢 31

附录（文献翻译） 33

中文翻译: 46

引用 57