利用FDTD方法研究淺層目標(biāo)超寬帶電磁探測(cè)響應(yīng)特性.pdf

1、超寬帶電磁波因其頻帶寬、分辨率高、回波信號(hào)能攜帶被測(cè)目標(biāo)豐富的特征信息等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別領(lǐng)域。受超寬帶脈沖源功率的限制及電磁兼容問(wèn)題的制約，超寬帶電磁探測(cè)技術(shù)目前主要用于淺層目標(biāo)探測(cè)和短距離探測(cè)領(lǐng)域。 本文利用時(shí)域有限差分方法對(duì)淺層目標(biāo)的超寬帶電磁探測(cè)響應(yīng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。分別研究了墻體內(nèi)埋入目標(biāo)的探測(cè)以及地下淺層埋入目標(biāo)的探測(cè)問(wèn)題，分析了超寬帶脈沖源的性質(zhì)、埋入目標(biāo)的特性以及土壤環(huán)境等因素對(duì)探測(cè)的影響。取得的

2、成果如下： 1、本文由時(shí)域麥克斯韋方程出發(fā)，在三維直角坐標(biāo)系下詳細(xì)介紹了時(shí)域有限差分方法的基本原理，利用自由空間中線電流源的輻射問(wèn)題驗(yàn)證了FDTD方法的有效性。 2、以FDTD方法理論為基礎(chǔ)，制定程序流程，利用MATLAB 7.0.1軟件編程實(shí)現(xiàn)。分別以自由空間中無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線輻射問(wèn)題和電偶極子輻射問(wèn)題為例對(duì)程序進(jìn)行了校驗(yàn)，數(shù)值模擬結(jié)果與解析結(jié)果能很好地符合，證實(shí)了所編寫(xiě)程序的有效性和正確性。 3、通過(guò)分析不同脈沖

3、的波形和頻譜，得到了適合作為UWB發(fā)射信號(hào)的脈沖——調(diào)制高斯脈沖。然后分別對(duì)超寬帶信號(hào)在不同墻體中的電磁響應(yīng)特性、墻體內(nèi)埋入目標(biāo)的電磁探測(cè)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。得出了不同材料的墻體對(duì)超寬帶脈沖波反射、折射、衍射以及波速變化的影響情況，并且得到以下結(jié)論：淺層目標(biāo)探測(cè)中，超寬帶脈沖信號(hào)的載頻越高、脈寬越窄，分辨率越高。 4、將FDTD方法應(yīng)用于地下淺層埋入目標(biāo)的超寬帶探測(cè)研究中。超寬帶脈沖波傳入地下不同深度的波形特點(diǎn)表明超寬帶電磁