项目名称: 电磁超介质在探地雷达中的应用研究

项目编号: No.41474117

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 天文学、地球科学

项目作者: 肖柏勋

作者单位: 长江大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 针对探地雷达波在有耗介质中的近场辐射、传播及散射对其性能的影响问题,本项目利用电磁超介质(Metamaterials,MMs)改善天线近场工作状态,设计所需的入射波和实现回波的最佳接收,提高探地雷达性能。首先,基于研究不同极化的雷达波在分层有耗介质中的传播以及埋体目标的近场散射特性,为MMs在探地雷达收/发天线的设计提供理论依据。同时,研究具有特定电磁特性的MMs透镜、MMs背腔和MMs极化转换器,以用于控制电磁波的传播特性。其次,通过在发射天线加载MMs透镜和MMs背腔实现对辐射波的控制,以提高天线增益和方向性;通过在接收天线加载MMs极化转换器和MMs背腔实现对不同极化波信号的调控,提高接收天线的信噪比。最后,完成加载超介质的探地雷达的实验研究,比较分析仿真与测试结果。本项目既充实了探地雷达的电磁理论,又提出了一种电磁超介质用于探地雷达的新技术,研究具有重要的理论意义和应用价值。

中文关键词: 探地雷达;超介质;电磁辐射;电磁散射

英文摘要: Based on different situations of radiation, propagation and scattering of Ground penetrating radar (GPR) waves in lossy medium, this project introduces electromagnetic Metamaterials (MMs) to improve GPR transmitting and receiving antennas' near field working conditions. MMs can also make them have an easy way to design the required incident wave and have the best state of reception and therefore improve overall performance of GPR system. This project firstly has a research on the propagation characteristics of different polarized radar waves in layered lossy medium and near-field scattering characteristics of buried targets. This can provide theoretical basis for designing of MMs-based transmitting and receiving antennas. At the same time, we will have a research on specific electromagnetic characteristics of MMs lens, MMs back cavity and MMs polarization converter to control the propagation characteristics of electromagnetic wave. Secondly, the modified transmitting antennas with high performance can be realized by loading MMs lens and MMs back cavity. And modified receiving antennas with high Signal to Noise Ratio can be achieved by loading MMs polarization converter and MMs back cavity as well. Finally, we will conduct some experiment researches on MMs-based GPR system and have a comparative analysis of simulated and experimental results. This project not only enriches GPR's electromagnetic theory, but also provides a new application for MMs in GPR system. It has important theoretical significance and application value.

英文关键词: ground penetrating radar;metamaterial;electromagnetic radiation;electromagnetic scatter

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