有耗媒质中目标瞬态谐振特性实验测量与分析

目标识别是雷达探测领域研究的难点问题，本文利用无载频脉冲探地雷达系统对有耗媒质中细长导线状和环状金属目标的瞬态散射特性进行了实验测量，并利用极点展开理论对谐振现象的产生给予了分析和讨论。在瞬态脉冲激励下，有耗媒质中的目标能够产生外部振荡现象，目标谐振时雷达接收信号的幅值比非谐振时大得多。谐振信号的产生与目标形状和特性、媒质参数、激励脉冲的宽度和天线极化特性等因素有关。     

FD-TD法分析无载频脉冲探地雷达特性

本文首先利用三维ＦＤＴＤ法对集中电阻加载圆柱形偶极天线的近地面辐射特性进行了计算,给出了天线上电流波形并分析了加载电阻和有耗媒质参数等因素对电流波形的影响;分析并计算了天线“方向图”及其随天线高度和媒质参数变化的规律。其次,利用色散媒质中２．５维ＦＤＴＤ法迭代公式,模拟计算了地下目标雷达回波电平图,并与实际探测结果进行了对比,二者具有较好的一致性;分析了色散媒质参数对雷达探测深度的影响。     

FDTD法分析无载频脉冲探地雷达特性

本文首先利用三维ＦＤＴＤ法对集中电阻加载圆柱形偶极天线的近地面辐射特性进行了计算,给出了天线上电流波形并分析了加载电阻和有耗媒质参数等因素对电流波形的影响;分析并计算了天线“方向图”及其随天线高度和媒质参数变化的规律。其次,利用色散媒质中２．５维ＦＤＴＤ法迭代公式,模拟计算了地下目标雷达回波电平图,并与实际探测结果进行了对比,二者具有较好的一致性;分析了色散媒质参数对雷达探测深度的影响。     

无载频脉冲探地雷达性能分析及其FD—TD法数值模拟计算

探测深度和分辩率是探地雷达的两项重要指标。本文分别对无载频脉冲探地雷达的探测深度和分辩率进行了分析，指出了影响雷达探测深度和分辩率的因素，并利用２。５维时时有限差分方法对雷达的探测性能进行了数值模拟计算，给出了地下单体目标和多体目标的回波信号电平图，并将部分计算结果与实验测试结果进行了对比，二者具有好的一致性。     

基于用快速傅里叶变换的多载频调制的脉冲编码多普勒雷达的目标探测性能的改进

推荐一种改进雷达系统的目标探测新方法。该方法是以用快速傅里叶变换的多载频调制(MCM)为基础，即在发射机中使用逆快速傅里叶变换进行调制，在接收机中用快速傅里叶变换解调制。用这种方法，在基于多载频调制的雷达中目标探测所需要的恒虚警(CFAR)探测门限比单个载频雷达系统情况下所需要的低。本文根据单个脉冲探测门限对多载频雷达和单载频雷达的目标探测性能进行了比较。推荐的多载频雷达系统使用有8个子载频的一个32位的补码。为基于多载频调制的32位补码脉冲编码多普勒雷达系统计算隐藏在噪声、杂波和干扰中的目标探测所需要的探测门限。     

FD—TD法分析埋地目标对基带脉冲波的电磁散射特性

本文利用ＦＤ－ＴＤ法分析了埋了埋地目标对基带脉冲波的电磁散射问题。在推出有耗媒质中ＦＤ－ＴＤ法代公式和吸收边办条件的基础上，对基带脉冲波在有耗媒质中的传播特性和埋地目标的电磁散射特性分别进行了较为详细地讨论。给出了部分目标的回波堆积图，并对探地雷达的探测性能与媒质特性、目标特性的关系进行了分析。     

电离层色散效应对线极化雷达信号的影响分析

电离层色散导致穿过电离层传播的无线电脉冲信号畸变与失真,严重影响雷达系统对各种地面和空间目标的探测能力.考虑经过电离层传播的线极化雷达信号的相位色散和极化色散效应,参考他人工作推导了具有高斯幅度谱的发射信号与雷达接收信号的卷积包络的表达式,并分析计算了不同频率和相对带宽下接收包络的脉冲宽度和距离分辨率.结果表明:电离层...     

探地雷达最优工作信号与脉冲波形畸变的整形技术

利用信号检测理论，在雷达接收天线端信号的信噪比最大时，推出浅层地下目标探测雷达的工作信号形式是基带脉冲。该脉冲波是媒质参数、目标特性和目标埋深的函数。脉冲波在有耗媒质中传播时，既要引起幅度的衰减又要产生波形失真。通过分析波形失真的原因，提出了一种对失真波形进行整形的方法。     

地下目标的瞬态电磁散射特性分析及成像

地下目标的瞬态电磁散射分析对于探测、检验及识别埋地目标，特别是冲击探地雷达的研究具有重要的理论和应用价值。本文用FDTD三维建模计算在收发天线作用下地下无限长管道的时域散射场，重点探讨适用于吸收土壤中凋落波的GPML吸收边界以及处理有耗色散媒质的(FD)^2TD算法，并利用所得数据进行成像分析。BP方法成像结果证明了整个模拟计算过程的正确性。     

基于新型高功率微波的雷达探测技术研究

本文研究提出一种新型高功率微波窄脉冲,能够具备雷达探测能力,适用于解决单脉冲探测雷达功率不足的问题。新型高功率微窄脉冲为ns级脉冲信号,具备中心载频信息并且具有超高重频、超高功率、超高带宽的特性。根据该脉冲特性,本文深入探索提出一种基于新型高功率微波的雷达探测方法,该方法采用基于脉冲路径编码压缩的物理脉冲压缩方式获得一种新型高功率微波窄脉冲,通过单脉冲探测的方式实现对目标探测侦察。经数值仿真模拟与实际测量对比分析表明,对于探测雷达系统而言,基于脉冲路径编码压缩方法能够在现有功率源基础上提高20 dB以上的信号增益。通过多目标探测实验验证,新型高功率微波雷达系统能够有效探测目标,其系统距离测量精度误差小于5‰。实验证明：新型高功率微波窄脉冲具有雷达探测能力,能有效提高系统探测功率,提升系统探测距离。     

FD－TD法分析频变煤质中基带脉冲波传播和散射

利用ＦＤ－ＴＤ法，分别计算了频变媒质中基带脉冲淡的传播和浅层地下目标的时域电磁散射问题。通过Ｚ－变换技术，推出了媒质的介电常数εｒ＜（ω）和导磁率μｒ（ω）同时用Ｄｅｂｙｅ方程表示时ＦＤ－ＴＤ法的迭代公式，并给出了相应的吸收边界条件。通过将计算结果与其它结果相比较，证实了ＦＤ－ＴＤ法分析有托媒质中电磁场问题的有效性，并比较了吸收边界条件的吸收性能。对基带脉冲波在不同频变媒质中的传播特性进行了讨论。分别计算并给出了位于频变媒质中典型目标的时域散射波形和波形堆积图。     

NUMERICAL SIMULATION OF TIME-DOMAIN EM SCATTERING BY SHALLOW SUBSURFACE OBJECTS

The time-domain ElectroMagnetic(EM) scattering by buried objects in dispersive media is calculated with FD-TD method. The FD-TD formula in Debye dispersive media (both the complex permeability and the complex permittivity are described by Debye equations) are deduced, and the absorbing boundary condition is given. The validity of FD-TD method in lossy media is verified through comparing the FD-TD's results and the other ones. The propagation of transient pulses in dispersive media is studied in detail. The scattering pulses and the wiggle traces for typical buried objects are given.     

N阶色散媒质的瞬态散射特性

本文提出了Ｎ阶色散媒质瞬态特性的时域分析方法，结合Ｚ变换对常规的时域有限差分（ＦＤＴＤ）法进行了修正，改进后的ＦＤＴＤ法能分析和与频率有关的电磁场问题，具有方法简洁、易实现等优点。为验证此方法的有效性和可靠性，对Ｎ阶色散媒质的反向系数进行了分析与计算，并与已知的解析结果进行了比较，同时，采用此时域方法对Ｎ阶色散媒质和导体覆盖Ｎ阶色散媒质散射场进行了计算和分析。     

FD－TD法计算色散媒质中埋入异常体的电磁散射

本文论述了ＦＤ－ＴＤ法用于计算地下浅层目标的电磁散射问题。推出了Ｄｅｂｙｅ型色散媒质中ＦＤ－ＴＤ法的迭代公式和吸收边界条件。通过将ＦＤ－ＴＤ法计算的结果与其它结果相比较，证实了该方法计算有耗媒质中电磁场问题的有效性。对瞬态脉冲在色散媒质中的传播特性进行了讨论。分别计算了典型地下目标的散射波形和波形堆积图。     

浅层地下目标时域电磁散射问题的数值模拟

本文用时域有限差分法(FD-TD法)计算了浅层地下目标的时域电磁散射。在地下色散媒质的参数r()和r()都是以Debye方程表示时,推出了FD-TD法的迭代分式,并给出了相应的吸收边界条件。通过将FD-TD法计算的结果与其它结果相比较,证实了该方法对计算有耗媒质中电磁场问题的有效性。对瞬态脉冲在色散媒质中的传播特性进行了讨论。分别计算了典型地下目标的时域散射波形和波形堆积图。     

Finite-difference time-domain simulation of ground penetratingradar on dispersive, inhomogeneous, and conductive soils

A three-dimensional (3D) time-domain numerical scheme for simulation of ground penetrating radar (GPR) on dispersive and inhomogeneous soils with conductive loss is described. The finite-difference time-domain (FDTD) method is used to discretize the partial differential equations for time stepping of the electromagnetic fields. The soil dispersion is modeled by multiterm Lorentz and/or Debye models and incorporated into the FDTD scheme by using the piecewise-linear recursive convolution (PLRC) technique. The dispersive soil parameters are obtained by fitting the model to reported experimental data. The perfectly matched layer (PML) is extended to match dispersive media and used as an absorbing boundary condition to simulate an open space. Examples are given to verify the numerical solution and demonstrate its applications. The 3D PML-PLRC-FDTD formulation facilitates the parallelization of the code. A version of the code is written for a 32-processor system, and an almost linear speedup is observed     

Improving GPR Image Resolution in Lossy Ground Using Dispersive Migration

As a compact wave packet travels through a dispersive medium, it becomes dilated and distorted. As a result, ground-penetrating radar (GPR) surveys over conductive and/or lossy soils often result in poor image resolution. A dispersive migration method is presented that combines an inverse dispersion filter with frequency-domain migration. The method requires a fully characterized GPR system including the antenna response, which is a function of the local soil properties for ground-coupled antennas. The GPR system response spectrum is used to stabilize the inverse dispersion filter. Dispersive migration restores attenuated spectral components when the signal-to-noise ratio is adequate. Applying the algorithm to simulated data shows that the improved spatial resolution is significant when data are acquired with a GPR system having 120 dB or more of dynamic range, and when the medium has a loss tangent of 0.3 or more. Results also show that dispersive migration provides no significant advantage over conventional migration when the loss tangent is less than 0.3, or when using a GPR system with a small dynamic range.