超宽带微波辐射源的研制与性能评价

论文摘要

超宽带微波指工作频率为300MHz-300GHz的电磁波,由于其具有高分辨率、强穿透性、系统易于搭建等优点,逐渐在经济建设及国防安全等领域取得各种应用,例如基于该技术可实现电子对抗、目标探测、废墟搜救、医学成像等目的,多年来已成为超宽带技术应用的研究热点。超宽带脉冲辐射源可以通过脉冲的产生以及调制后辐射出微波,2000年沈阳理工大学从俄罗斯引进了超宽带脉冲辐射源（型号为SINUS-160）,其采用特斯拉变压器振荡高电压脉冲,触发脉冲为手动单次触发方式,辐射天线为TEM喇叭天线。为了改进其中部分指标进而达到优化研制的目的,本文主要完成了以下工作:完成了几种超宽带常用波形的分析及选型;分析了几种常用超宽带脉冲产生方式;基于Marx电路原理设计了窄脉冲产生电路单元;利用ANSYS HFSS仿真软件设计了辐射天线并进行建模仿真;研制了超宽带脉冲辐射源的触发电源;研制了超宽带脉冲辐射源的电压电流测量单元;最后完成了以上工作与原指标的对比及性能评价。研究表明,可通过Marx升压电路原理的雪崩晶体管多级联合电路产生脉宽低于1ns,上升沿为皮秒级的窄脉冲;矩形喇叭天线的方向性增益为21.25dB,比原增益指标提高了近两倍;研制的触发电源具有幅值、频率可调性,可以进行高效连续触发;测量单元也可完成相关测试功能。本研究对于超宽带脉冲辐射源的优化研制可提供技术依据,对开展相关研究具有一定科研价值。

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第1章绪论

1.1 课题研究意义

1.1.1 超宽带微波源的用途与特点

1.1.2 超宽带微波典型应用例举

1.2 超宽带技术国内外研究现状

1.3 本文研究背景及结构安排

第2章超宽带信号的理论分析与参数制定

2.1 波形设计的理论基础与规范要求

2.1.1 增大带宽的普遍方法

2.1.2 超宽带系统中脉冲波形的要求

2.1.3 超宽带系统的脉冲实现方式

2.2 超宽带脉冲波形的种类

2.2.1 高斯脉冲信号

2.2.2 Hermite脉冲

2.2.3 多周期脉冲信号

2.3 脉冲重复间隔设计原则

2.4 超宽带脉冲调制研究

2.4.1 脉冲幅度调制

2.4.2 脉冲位置调制

2.5 超宽带微波辐射源的脉冲发生器基本参数选择

2.6 本章小结

第3章超宽带脉冲电路的设计

3.1 超宽带脉冲产生技术

3.2 晶体管超宽带脉冲产生技术

3.2.1 利用隧道二极管产生超宽带脉冲

3.2.2 阶跃恢复二极管脉冲产生电路

3.2.3 雪崩三极管超宽带脉冲产生技术

3.3 本文采用的超宽带脉冲电路设计

3.3.1 雪崩晶体管的型号选取

3.3.2 单级雪崩晶体管电路仿真分析

3.3.3 激励电压对脉冲参数的影响

3.3.4 储能电容对脉冲参数的影响

3.3.5 集电极电阻对脉冲参数的影响

3.4 本章小结

第4章超宽带辐射天线的设计

4.1 超宽带辐射天线简介

4.2 SINUS-160超宽带微波辐射源发射天线的研究

4.2.1 SINUS-160超宽带微波辐射源天线的仿真分析

4.3 超宽带喇叭天线的设计

4.3.1 喇叭天线的设计理论

4.3.2 喇叭天线的仿真分析

4.4 喇叭长度与孔径尺寸对方向图的影响

4.5 本章小结

第5章高压脉冲触发电源的研制

5.1 触发电源主体结构

5.2 脉冲源触发电路设计

5.3 升压模块设计

5.4 控制隔离模块设计

5.5 电压测量单元的研制

5.5.1 电阻分压器的研制

5.5.2 电阻分压器的性能测试

5.6 电流测量单元的研制

5.7 本章小结

第6章超宽带微波辐射源的性能评价

6.1 窄脉冲发生电路的最终选定

6.2 辐射天线性能评价

6.3 触发电源输出性能测试

6.4 实际性能与预期性能对比

6.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和获得的科研成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄鼎琨

导师: 李宏达

关键词: 超宽带,雪崩晶体管,喇叭天线,脉冲辐射源,性能评价

来源: 沈阳理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,武器工业与军事技术,无线电电子学

单位: 沈阳理工大学

分类号: O441.4;E91

DOI: 10.27323/d.cnki.gsgyc.2019.000366

总页数: 94

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