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第1章 绪论 1

1.1 超宽带技术概念 1

1.2 超宽带技术特点 2

1.3 超宽带技术应用研究现状 4

1.3.1 探地雷达应用 4

1.3.2 高空雷达应用 5

1.3.3 合成孔径雷达应用 5

1.3.4 超宽带无线电通信应用 6

1.3.5 生物医学工程应用 6

1.4 超宽带脉冲天线研究综述 7

1.4.1 频率无关天线作脉冲天线 8

1.4.2 脉冲辐射天线加载技术 8

1.4.3 TEM喇叭脉冲天线 9

1.4.4 平面印制超宽带天线 10

1.4.5 天线数值计算分析方法 11

1.5 脉冲天线研究的特殊性 12

1.5.1 脉冲辐射的瞬态性 13

1.5.2 脉冲辐射天线参数表示 14

1.5.3 脉冲天线的馈电问题 16

1.5.4 脉冲天线的时域近场测量技术 16

参考文献 17

第2章 超宽带脉冲信号 20

2.1 脉冲信号的时频参数 20

2.1.1 脉冲信号的时宽 20

2.1.2 脉冲信号的频宽 21

2.2 常见脉冲信号 22

2.2.1 单极性脉冲信号 22

2.2.2 双极性脉冲信号 25

2.2.3 正弦波调制脉冲信号 32

2.2.4 厄米特多项式脉冲信号 33

2.3 超宽带信号波形设计 34

2.3.1 基于高斯波形的组合优化设计 35

2.3.2 基于高斯微分脉冲基函数的迭代组合设计 36

2.3.3 基于窗函数滤波法的设计 39

参考文献 43

第3章 超宽带单极天线 44

3.1 天线带宽定义 44

3.2 旋转对称结构单极天线 45

3.2.1 锥形单极天线 46

3.2.2 套筒单极天线 49

3.2.3 火山烟雾形单极天线 50

3.3 圆盘超宽带单极天线 52

3.4 方形超宽带单极天线 56

3.5 带圆孔超宽带单极天线 60

3.6 带L形反射板的单极天线 60

参考文献 61

第4章 平面螺旋天线脉冲辐射特性 63

4.1 非频变天线理论 63

4.2 阿基米德平面螺旋天线 64

4.3 等角螺旋天线 70

4.4 螺旋天线脉冲激励分析 73

4.4.1 天线表面三角化 73

4.4.2 基于RWG基函数的矩量法 75

4.4.3 天线参数 76

4.4.4 天线—自由空间转移函数 80

4.4.5 螺旋天线脉冲辐射特性 81

参考文献 85

第5章 超宽带平面天线 86

5.1 超宽带平面单极天线 86

5.2 超宽带平面缝隙天线 92

5.3 具有陷波功能的超宽带平面天线 99

5.3.1 开槽的方法 99

5.3.2 引入寄生单元的方法 103

5.3.3 添加匹配枝节的方法 104

5.3.4 采用分形结构实现陷波 107

5.3.5 遗传算法实现陷波 107

5.4 超宽带平面双极天线 108

5.5 蝴蝶结天线矩量法分析 113

5.5.1 输入阻抗与反射系数 114

5.5.2 辐射功率和增益 115

5.5.3 方向性 116

5.5.4 脉冲辐射特性 117

参考文献 119

第6章 加载天线的脉冲辐射特性 122

6.1 线状天线的加载方式 123

6.2 面状天线加载技术 126

6.3 天线介质加载 132

6.4 加载单极天线脉冲辐射特性 135

6.4.1 加载单极振子天线的FDTD建模 135

6.4.2 五种单极天线加载方式 137

6.4.3 结果比较 139

6.5 加载偶极天线脉冲辐射特性 148

6.5.1 RWG基函数及阻抗加载模型 149

6.5.2 天线脉冲辐射特性 151

6.5.3 短波频段电阻加载偶极天线 154

参考文献 156

第7章 TEM喇叭脉冲天线 159

7.1 TEM喇叭天线结构 159

7.1.1 阻抗渐变TEM喇叭天线 161

7.1.2 恒阻抗TEM喇叭天线 161

7.1.3 低频补偿TEM喇叭天线 162

7.2 TEM天线脉冲辐射特性比较 162

7.2.1 主辐射特性比较 163

7.2.2 背向辐射与反射特性 164

7.2.3 不同几何尺寸的恒阻抗TEM喇叭辐射特性分析 165

7.3 同轴双锥天线脉冲辐射特性 167

7.4 加脊喇叭天线 169

7.5 渐变槽天线 172

7.5.1 指数渐变槽天线 172

7.5.2 加载波纹指数渐变槽天线 175

7.5.3 互补指数渐变槽天线 175

参考文献 178

第8章 超宽带脉冲天线低频辐射增强技术 180

8.1 喇叭天线臂内增加脊线 180

8.2 喇叭天线两臂间填充介质材料 181

8.2.1 天线传输线模型数值分析 183

8.2.2 部分介质填充天线特性 185

8.3 增加TEM喇叭天线臂末端延伸臂 188

8.3.1 喇叭臂圆弧延伸 188

8.3.2 喇叭臂上增加辐射臂 190

8.3.3 喇叭两臂弯折回馈电处 191

8.4 电偶-磁偶极子组合辐射 192

8.4.1 矩形框与TEM喇叭组合结构 192

8.4.2 金属回线与TEM喇叭组合结构 195

8.4.3 单极振子与短路线组合结构 197

8.4.4 平面火山烟雾形组合结构 198

8.4.5 平面蝴蝶结组合结构 202

参考文献 203

第9章 超宽带脉冲产生器的设计 205

9.1 脉冲产生器的设计要求和方法 205

9.2 基于阶跃恢复二极管的脉冲产生器 206

9.3 基于雪崩三极管的脉冲产生器 210

9.3.1 单管脉冲产生器 211

9.3.2 同步触发脉冲产生器 212

9.4 基于正弦波截断的脉冲产生器 218

9.5 基于方波微分滤波的脉冲产生器 220

9.5.1 微分与放大电路 221

9.5.2 滤波电路 221

9.5.3 宽带放大器 222

9.5.4 完整电路仿真和实验 222

9.6 基于数/模转换器产生脉冲 224

9.6.1 升余弦函数包络脉冲信号 224

9.6.2 Sa（x）函数包络脉冲信号 225

9.6.3 高斯包络余弦波脉冲信号 225

9.6.4 不同采样率下的谱频特性 225

9.7 基于数字逻辑电路产生脉冲 229

参考文献 231

第10章 超宽带阻抗变换器设计 232

10.1 TEM喇叭天线的馈电 232

10.2 平面结构天线的巴伦设计 234

参考文献 239