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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