冲击脉冲雷达系统中超宽带天线的综述报告

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1、冲击脉冲雷达系统中超宽带天线的综述报告一、超宽带雷达超宽带的概念最早出现在1969~1984年间Harmuth发表的文章中：Robbins于1972~1987年取得了超宽带技术方面的专利；1990年，美国国防部高级研究计划署对超宽带信号进行了定义：超宽带信号是指在-20dB功率处的绝对带宽（）大于1.5GHz的信号，或者是百分比带宽大于25%的信号，其中百分比带宽定义为：。其中，分别为信号在-20dB功率点处对应的上、下限频率。规定当<1%时，称为窄带信号;当1%<<25%时，称为宽带信号;而当>25%时，便可称为超宽带信号。超宽带（UWB）雷达的历史，最早可以追溯到上世纪六十年代由

2、J.C.Cook提出的应用基带雷达对冰层的探测方案：向地下发射无载波的窄脉冲，由于脉冲宽度仅为几纳秒，所以脉冲具有很宽的频带，这样，既可以获得探测分辨率，又可以达到减小地下有耗介质吸收的效果，从而保证了对穿透深度的要求。超宽带雷达与常规的窄带雷达相比，具有一下特点：(l)具有较强的穿透能力。宽频带是超宽带雷达的主要特征，其低频信号对墙壁等障碍物具有较强的穿透能力，可以穿透墙壁等障碍物实现对隐藏目标的探测。(2)较低的截获概率。由于超宽带雷达的工作频率范围很大，小于普通雷达信号的截获接收机覆盖范围，因此普通雷达接收机只能接收到雷达信号的一部分，而雷达的完整参数是无法获取得到的。所以普通

3、的雷达接收机是不能有效的检测到超宽带雷达信号的，这一特征使得超宽带雷达更适用于军事应用。(3)抗干扰能力强。超宽带信号具有较大的带宽，这使得在对超宽带雷达进行干扰时，就必须将干扰信号的频带宽度加大。加大了频带宽度就会使该干扰信号的功率谱密度降低，因此就会减弱其干扰的性能，从而使得超宽带雷达的抗干扰能力增强。(4)良好的目标识别能力。短时性是雷达发射脉冲的主要特征，正因为具有的短时性便可以分离目标在不同区域的响应，从而突出目标特征，并借此识别出目标。(5)较高的距离分辨率。超宽带雷达的分辨率可以达到厘米量级，这是由于超宽带雷达具有较大的相对带宽，使得目标的主要散色点可以分辨出来，再对多

4、个强散射点的目标回波信号进行积累，可以此改善超宽带雷达的信噪比。(6)超近程探测能力。超宽带雷达与常规的窄带雷达相比，可以进行超近程的目标探测，而常规的窄带雷达在探测超近程目标时则会存在盲区，这是因为超宽带雷达的脉冲宽度是极窄的，所以使得其最小探测距离和距离分辨率基本上是相等的。当然，在UWB雷达的数字信号处理方面，其采样率将随着带宽的增大而提高，因而对信号处理的能力要求更高;对UWB雷达天线和波形的产生也有特殊的要求。随着压缩传感等理论在超宽带雷达的信号处理方面的应用，降低了采样率，并能很好地重构图像，这使采样率的瓶颈的消除成为可能。这些优点使得超宽带雷达已在商用和军用雷达探测中得

5、到广泛应用。雷达成像如逆合成孔径雷达(InverseSyntheticApertureRadar,ISAR)和穿墙雷达(ThroughtheWallRadar,TWR)等需要有足够高的分辨率,采用超宽带技术如无载波窄脉冲雷达、超宽带步进频率雷达或超宽带线性调频雷达等是较好的解决办法。二、冲击脉冲雷达冲击脉冲雷达，又名无载波雷达和视频脉冲雷达，是超宽带(UWB)雷达的一个分支和特例。由于受到超快速、大功率冲击产生器等器件的性能限制，该技术一直局限于近距离探测地下目标等民用领域，无法在远距离探测上得到应用降。八十年代初，随着飞行器隐身技术的重大突破，给雷达提出了反隐身的新课题，冲击脉冲雷

6、达遂又获得了新的重视和发展阵。其理论探讨日趋成熟，技术难点不断克服，在未来电子对抗领域的应用价值也越来越引起各国军事界和技术界的重视。美国将其纳入了九十年代的关键技术研究计划并推向应用;俄罗斯等众多电子强国都在积极开展这方面的研究，采用理论、实验和仿真研究合为一体的形式，建立了专门的实验室和外场用UWB雷达测量系统;国内到目前为此的相关研究主要集中在冲击脉冲雷达的对地探测技术方面，在该领域包括电子科技大学、西安交通大学、电子部22所、电子部50所及航天部25所在内的很多单位，从基础理论研究到系统开发，都积累了较为丰富的经验。但是，新技术的研究和应用较薄弱，总体研发水平仍有待提高，地面

7、隐藏目标的冲击脉冲雷达系统技术研究才刚刚起步。一个典型的冲击脉冲雷达系统是由激励源产生一个持续时间为纳秒级(ns，10-9秒)甚至皮秒级(ps，10-12秒)的电磁脉冲，然后由发射天线将电磁波信号发射出去。电磁波遇到物体或电磁特性不连续处会产生反射，反射波被接收天线所接收，通过采样所得信号经过数据处理，最后由显示单元显示。冲击脉冲雷达的组成结构框图如下图所示。图中，冲击脉冲雷达由四部分组成，包括发射组件、接收组件、中央控制器和数据处理与显示组件。发射组件由