第30卷第5期仪器仪表学报Vol30No52009年5月ChineseJournalofScientificInstrumentMay2009一种改进的探地雷达蝶形天线吴建斌1,2,田茂1,李太全3(1武汉大学电子信息学院武汉430079;2华中师范大学信息技术系武汉430079;3长江大学物理学院荆州434002)摘要:探地雷达(GPR)系统一般采用宽带短脉冲信号,因而其天线应该是宽带的。为提高天线的辐射效率,有效吸收天线末端的反射波,一种新型结构的蝶型天线被提出。该天线将脉冲激励电路和天线集于一体,同时采用分布电阻加载的方法,以吸收天线末端与激励点处的反射波。通过FDTD方法对天线辐射特性的研究表明,改进后的天线可以有效的吸收来自天线末端的发射波,消除在激励点处由于阻抗不匹配产生的二次反射,使天线具有较好的辐射波形,提高天线辐射效率,满足探地雷达系统的需要。关键词:蝶形天线;阻抗加载;时域有限差分法;探地雷达中图分类号:TN820.1文献标识码:A国家标准学科分类与代码:510.1015ImprovementofbowtieantennaforgroundpenetratingradarWuJianbin1,2,Tainmao1,LiTaiquan3(1SchoolofElectronicInformation,WuhanUniversity,Wuhan430079,China;2DepartmentofInformationTechnology,HuazhongNormalUniversity,Wuhan430079,China;3SchoolofPhysicalScienceandTechnology,YangtzeUniversity,Jinzhou434002,China)Abstract:ThedrivensignalofGroundPenetratingRadar(GPR)systemusuallyiswidebandandshortpulse,sotheantennamustbewideband.InordertoreducethestrengthreflectivewaveatantennaendandimprovethedetectingeffectoftheGPR,anovelconfigurationofbowtieantennaispresentedinthepaper.Thedrivingcircuitisbuiltintheresistivelyloadedantenna.Inthepaper,theradiationcharacteristicsofthebowtieantennaarestudiedthroughFiniteDifferenceTimeDomain(FDTD)Method.Numericalsimulationresultsshowthattheantennaproposedinthispaperterminatesthereflectionsattheendofantennaandreducesthestrengthofreflectivewaveatantennaexcitationpoin.tOfcourse,theradiationefficiencycanbeimproved.TheantennacanbeappliedinGPRsystems.Keywords:bowtieantenna;resistiveloading;finitedifferencetimedomainmethod;groundpenetratingradar号的良好匹配,其天线一般采用蝶形天线。很多文献建议采1引言用电阻加载的方法对蝶形天线进行加载,借以吸收天线上的工作于毫微秒级的冲击型探地雷达是当今各种地下浅残留振荡,但采用电阻加载将会导致天线辐射效率的下层目标非破坏性探测技术中最具应用前景和发展前途的方降[1],而且天线末端的首次反射波回到激励点的强度与激励法之一,广泛用于地质、探矿、公路、桥梁等质量检测领域。信号相比仍然较强,即使是J.G.Maloney的分布加载锥形天作为雷达极其重要部件之一的脉冲发射系统的性能直接决线[3],上述比值也在-40dB左右,这将会导致在激励点处出定了雷达的探测效果。天线末端的反射波和多次反射波的现二次反射。鉴于此,文中采用了一种新颖的方法,改进了强度直接影响了该系统性能。如果天线自身的反射波淹没蝶形天线的结构,将激励电路和发射天线集于一体,以实现了探测目标的散射回波,将会导致探测失败。激励电路和天线的良好匹配,同时采