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第1章 超宽带脉冲无线电系统引言 1

1.1 超宽带无线电系统的发展历史 2

1.2 超宽带雷达 8

1.2.1 雷达目标的探测 10

1.2.2 雷达目标的识别 16

1.3 超宽带通信系统 23

1.3.1 单带超宽带通信 23

1.3.2 多带超宽带通信 24

1.3.3 超宽带直接无规则通信 25

1.4 电子系统对超宽带电磁脉冲作用的敏感度 25

小结 28

问题和检测试题 28

参考文献 28

第2章 超宽带脉冲的定义和特性 37

引言 37

2.1 基本定义 37

2.2 电脉冲参数 38

2.3 超宽带辐射脉冲的特性 39

2.4 脉冲电磁辐射的表达形式 41

2.4.1 时间表达 41

2.4.2 频谱表达 44

2.4.3 通过指数函数的表达 47

2.4.4 小波分析 48

小结 51

问题和检测试题 52

参考文献 53

第3章 非稳态过程电动力学的基本原理 55

引言 55

3.1 麦克斯韦方程和波方程 55

3.2 能量平衡方程和麦克斯韦方程解的单值性 58

3.3 电动力学势 60

3.4 洛伦兹型综合辅助定理 62

3.5 互易性定理 63

3.6 非稳态过程电动力学的边界问题 67

小结 69

问题和检测试题 70

参考文献 70

第4章 非稳态过程电动力学边界问题的求解方法 73

引言 73

4.1 严格的解析方法和解析-数值方法 73

4.1.1 黎曼方法 74

4.1.2 在电动力学内部和外部问题中采用的渐近方法 77

4.1.3 非稳态波导方程方法 78

4.2 空间-时间积分方程方法 79

4.2.1 基本方程 79

4.2.2 远区场的计算 82

4.3 有限差分法 83

小结 89

问题和检测试题 89

参考文献 89

第5章 超宽带脉冲辐射 96

引言 96

5.1 超宽带脉冲辐射的基础源 97

5.1.1 电赫兹偶极子 97

5.1.2 缝隙辐射器 100

5.1.3 磁赫兹偶极子 100

5.2 有限尺寸超宽带脉冲辐射器的场 101

5.2.1 环状源的辐射 101

5.2.2 盘状源和圆孔源的辐射 105

5.3 超宽带辐射器场的结构 108

5.3.1 短辐射器场的区域边界 108

5.3.2 孔径辐射器场的区域边界 114

5.4 电磁脉冲辐射的效率 115

5.4.1 方向图 115

5.4.2 辐射器的能量、峰值功率和峰值场强效率 117

小结 118

问题和检测试题 119

参考文献 120

第6章 超宽带脉冲的传播 123

引言 123

6.1 超宽带电磁脉冲在导电介质中的传播 124

6.1.1 超宽带电磁脉冲在无限介质中的传播 124

6.1.2 超宽带脉冲在地球大气中的传播 131

6.1.3 高功率脉冲在低层地球大气中的畸变 135

6.2 超宽带脉冲在平面层介质中的传播 140

6.2.1 超宽带脉冲穿过两介质界面 140

6.2.2 脉冲辐射穿过均匀平面平行层 146

6.2.3 超宽带脉冲穿过非均匀平面平行层 152

6.2.4 点源激发的脉冲在平面层介质中的传播 157

小结 166

问题和检测试题 167

参考文献 168

第7章 超宽带电磁脉冲在导电和介电目标上的散射 171

引言 171

7.1 脉冲电磁波在导电目标上的散射 172

7.1.1 问题的提出，计算关系式的推导 172

7.1.2 波在理想导电矩形板上的散射 174

7.1.3 波在理想导电椭圆体和球体上的散射 176

7.1.4 波在理想导电有限圆锥体上的散射 177

7.1.5 爬行波 178

7.2 平面脉冲电磁波在介电目标上的散射 180

7.2.1 对介电球体上散射的小波分析 180

7.2.2 数值结果及其讨论 181

小结 183

问题和检测试题 184

参考文献 186

第8章 目标和传播通道的脉冲响应 188

引言 188

8.1 脉冲响应：信号的模型及其频谱特性曲线 188

8.1.1 脉冲响应的概念：它们的形式和性质 188

8.1.2 信号的包络线、瞬时相位和瞬时频率：解析信号 189

8.1.3 克拉默斯-克罗尼格（Kramers-Kronig）型关系式 190

8.1.4 指数衰减信号的极点模型 191

8.1.5 在脉冲响应估计和重建中采用的奇异展开方法 193

8.2 采用调整法和克拉默斯-克罗尼格型关系式，以估计传输函数和脉冲响应 194

8.2.1 一般关系式 194

8.2.2 采用调整法和克拉默斯-克罗尼格型关系式，以重建传输函数和脉冲响应 196

8.2.3 采用两个相位频谱模型对脉冲响应估计的比较 200

8.3 在传播通道脉冲响应估计问题中信号的极点模型 201

8.3.1 利用极点函数的信号表达和对脉冲响应的估计 201

8.3.2 同轴电缆传输线脉冲响应的估计 203

8.3.3 脉冲响应重建对探测脉冲形状和测量噪声的稳定性 205

8.4 在导电球体和圆柱体脉冲响应估计中信号的极点模型 206

8.5 超宽带脉冲通过线性畸变通道后的重建 209

8.5.1 脉冲重建问题的求解 209

8.5.2 数值模拟 211

8.5.3 超宽带脉冲重建方法的实验检验 212

小结 213

问题和检测试题 214

参考文献 215

第9章 接收天线 217

引言 217

9.1 接收天线的传输函数 218

9.1.1 接收天线传输函数的确定 218

9.1.2 天线接收导线中的电流分布 220

9.1.3 直线接收天线的电动力学参数 225

9.1.4 直线接收导线的传输函数 229

9.1.5 曲线接收导线的传输函数 233

9.2 接收天线引起超宽带电磁脉冲的畸变 237

9.2.1 偶极子对超宽带电磁脉冲的接收 238

9.2.2 环形天线对超宽带电磁脉冲的接收 241

9.2.3 接收功率和散射功率的比值 243

9.3 减小接收信号畸变的方法 244

9.3.1 具有不同轴臂的长偶极子 245

9.3.2 失配方式下的短偶极子 250

9.3.3 有源天线 253

9.4 测量超宽带电磁脉冲空间-时间结构的向量天线 260

9.4.1 向量接收天线的构建原理 261

9.4.2 对脉冲电磁场极化结构的研究 271

9.4.3 超宽带电磁脉冲到达方向的确定 273

小结 275

问题和检测试题 275

参考文献 276

第10章 发射天线 279

引言 279

10.1 发射天线的传输函数 280

10.1.1 辐射源的传输函数 280

10.1.2 直线辐射器中的电流分布 283

10.1.3 直线辐射器的传输函数 285

10.2 超宽带电磁脉冲在辐射时的畸变 291

10.2.1 单极子和同轴偶极子辐射的脉冲形状 291

10.2.2 V形辐射器辐射的脉冲形状 294

10.2.3 环形辐射器辐射的脉冲形状 299

10.3 发射天线通频带扩展方法 300

10.3.1 决定辐射器匹配频带的能量关系式 301

10.3.2 直线辐射器的品质因子 304

10.3.3 组合辐射器的通频带 309

10.4 平面组合天线 312

10.4.1 不平衡细合天线 313

10.4.2 平衡组合天线 320

10.5 体积组合天线 323

10.5.1 低功率脉冲的辐射 323

10.5.2 辐射高功率脉冲的天线 329

小结 332

问题和检测试题 333

参考文献 333

第11章 天线阵列 338

引言 338

11.1 天线阵列的方向性能 339

11.1.1 数值计算 339

11.1.2 实验研究 342

11.2 天线阵列的能量特性 347

11.2.1 分配系统 347

11.2.2 辐射系统的结构 352

11.3 辐射垂直极化脉冲的天线阵列 357

11.4 在波束扫描方式下直线天线阵列的特性 360

11.4.1 纳秒脉冲对阵列的激发 360

11.4.2 皮秒脉冲对阵列的激发 364

11.5 有源接收天线阵列 372

11.5.1 平面双极阵列 372

11.5.2 分立扫描的直线双极阵列 379

小结 383

问题和检测试题 383

参考文献 384

第12章 高功率超宽带辐射源 389

引言 389

12.1 超宽带源的极限有效辐射势 390

12.2 双极高压脉冲发生器 395

12.2.1 单极电压脉冲发生器 395

12.2.2 开路线的双极脉冲形成器 398

12.3 单个天线的辐射源 405

12.4 同步激发多单元阵列的辐射源 409

12.4.1 4-单元阵列的辐射源 409

12.4.2 16-单元阵列的辐射源 413

12.4.3 64-单元阵列的辐射源 418

12.5 垂直极化脉冲的辐射 422

12.6 方向可控的四通道辐射源 423

12.7 频谱可控的辐射源 430

小结 435

问题和检测试题 436

参考文献 436

附录1 符号表 441

附录2 缩略语 445