利用FDTD方法研究淺層目標超寬帶電磁探測響應特性.pdf

1、超寬帶電磁波因其頻帶寬、分辨率高、回波信號能攜帶被測目標豐富的特征信息等特點，被廣泛應用于目標探測和識別領域。受超寬帶脈沖源功率的限制及電磁兼容問題的制約，超寬帶電磁探測技術目前主要用于淺層目標探測和短距離探測領域。 本文利用時域有限差分方法對淺層目標的超寬帶電磁探測響應特性進行了數(shù)值模擬。分別研究了墻體內埋入目標的探測以及地下淺層埋入目標的探測問題，分析了超寬帶脈沖源的性質、埋入目標的特性以及土壤環(huán)境等因素對探測的影響。取得的

2、成果如下： 1、本文由時域麥克斯韋方程出發(fā)，在三維直角坐標系下詳細介紹了時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題驗證了FDTD方法的有效性。 2、以FDTD方法理論為基礎，制定程序流程，利用MATLAB 7.0.1軟件編程實現(xiàn)。分別以自由空間中無限長直導線輻射問題和電偶極子輻射問題為例對程序進行了校驗，數(shù)值模擬結果與解析結果能很好地符合，證實了所編寫程序的有效性和正確性。 3、通過分析不同脈沖

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