脈沖瞬變電磁場

《脈沖瞬變電磁場》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、電磁場專題研究讀書報(bào)告脈沖瞬變電磁場——從一篇論文談起張卓鵬2003年1月4日26目錄1.概述…………………………………………………………………31.1脈沖通信系統(tǒng)……………………………………………………31.2瞬變電磁場理論概論……………………………………………52.瞬變電磁場在同軸線中的傳播……………………………………73.瞬變電磁場的發(fā)射…………………………………………………113.1瞬態(tài)電流元的輻射………………………………………………113.2無限長圓柱天線的瞬態(tài)輻射……………………………………134.瞬變的磁場的接收…………………………………………………155.有耗

2、介質(zhì)中的瞬態(tài)電磁場…………………………………………185.1瞬態(tài)均勻平面波在有耗介質(zhì)中的傳播…………………………185.2瞬態(tài)球面波在有耗介質(zhì)中的傳播………………………………20附錄……………………………………………………………………24參考文獻(xiàn)………………………………………………………………25學(xué)習(xí)體會(huì)………………………………………………………………25文檔寫作分工：2、3、5（部分）——宋成森1、4、5（部分）——張卓鵬摘要：通過頻域的方法對瞬態(tài)電磁場的研究，本文淺顯的探討了和脈沖通信相關(guān)的電磁場的發(fā)射、接收和傳播問題。261.概述我們的專題研究是從文章ImpulseRa

3、dio:HowItWorks開始的。該文從通信領(lǐng)域的角度對超寬頻脈沖無線電技術(shù)的原理進(jìn)行了精練的講述。在經(jīng)過廣泛的閱讀研究之后，我們對該文以及其所涉及的內(nèi)容有了一定深度的了解。在本文中，我們將從多個(gè)方面談一談對該文談及的理論的膚淺見解。我們將拋開通信理論，重點(diǎn)討論一下與脈沖無線電相關(guān)的電磁場領(lǐng)域的問題，主要集中探討脈沖瞬變電磁場的傳播、發(fā)射與接收。本文多數(shù)為相關(guān)書籍的內(nèi)容，但其中也有相當(dāng)部分為我們的個(gè)人理解，因此難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，敬請老師批評指正。1.1脈沖通信系統(tǒng)在詳細(xì)論述瞬變電磁場理論之前，我們先來簡要的關(guān)注一下我們所談及的論文的內(nèi)容。26用電磁脈沖作為信息載體構(gòu)成的通信系統(tǒng)

4、(在空間傳播的是載有信息的慢衰減電磁脈沖，而不是經(jīng)調(diào)制的正弦波)又稱為超寬帶通信系統(tǒng)。超寬帶通信是以經(jīng)數(shù)碼調(diào)制的瞬態(tài)電磁脈沖在自由空間傳播來傳遞信息為基礎(chǔ)的。圖中是一個(gè)以電磁脈沖作為信息載體的語言通信發(fā)射機(jī)框圖。其原理是用聲碼器將模擬語言信號變?yōu)閿?shù)字信號，利用數(shù)字復(fù)接器將n路語音數(shù)字信號按時(shí)分復(fù)用匯接成單一的復(fù)合數(shù)字信號，利用數(shù)字信號控制偽碼產(chǎn)生器，產(chǎn)生高速的的隨機(jī)序列，碼長可達(dá)31位甚至更長。用這一偽隨機(jī)序列調(diào)制電磁脈沖源，產(chǎn)生峰值功率達(dá)到兆瓦至吉瓦量級的窄脈沖，其寬度為納秒到皮秒量級，經(jīng)電磁脈沖輻射器向一定方向輻射出去。圖1.1.2是與圖1.1.1發(fā)射機(jī)相應(yīng)的接收機(jī)框圖。

5、其工作原理是利用一個(gè)高速觸發(fā)器將收到的電磁脈沖變成常規(guī)數(shù)字信號，然后利用數(shù)字相關(guān)濾波器把收到的偽隨機(jī)序列的檢測出來，并用數(shù)字鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)接收機(jī)時(shí)鐘與發(fā)射機(jī)偽隨機(jī)序列時(shí)鐘同步，最后把復(fù)合數(shù)字信號分離成n路數(shù)字信號，并恢復(fù)成模擬語音信號。圖1.1.1電磁脈沖發(fā)射機(jī)框圖26圖1.1.2電磁脈沖通信接收機(jī)框圖脈沖無線電通信采用小于1ns的非常窄的時(shí)域脈沖傳播信號，其能量分布在從DC到幾GHz的范圍之內(nèi)。它將1bit的信息包含到多個(gè)脈沖時(shí)跳間隔中以實(shí)現(xiàn)信號的脈沖調(diào)制，具有優(yōu)異的抗干擾能力。同時(shí)，該技術(shù)采用了碼分多址的復(fù)用方法，應(yīng)用偽隨機(jī)數(shù)列的相關(guān)性進(jìn)行調(diào)制與接收，從而做到多用戶。這些內(nèi)容

6、所涉及了信息論、數(shù)字脈沖技術(shù)、信號與系統(tǒng)、隨機(jī)理論等多門學(xué)科的知識，我們將不再論述。以下來談一談本文的主要研究內(nèi)容。1.2瞬變電磁場理論概論26以上該論文所談及的脈沖無線電技術(shù)中，與瞬變電磁場有著密切的聯(lián)系，這就是本文要研究的主要內(nèi)容。但是，它與我們所學(xué)習(xí)的電磁場理論有著很大的不同。對于瞬變電磁場的研究，從上個(gè)世紀(jì)六十年代就開始了，在七八十年代有了飛快的發(fā)展，并在遙感與目標(biāo)識別領(lǐng)域有著應(yīng)用。但在通信領(lǐng)域，一直到90年代末，才開始了相關(guān)的理論研究。比如上文所談到的論文就是寫于1998年。ωc-Ωωcωc+Ω圖1.2.1AM調(diào)幅波頻譜在傳統(tǒng)的電磁場理論中，我們著重研究了隨時(shí)間按正

7、弦規(guī)律變化的穩(wěn)態(tài)場，即時(shí)諧場。這是與傳統(tǒng)的通信技術(shù)有關(guān)的，因?yàn)樵谝话愕纳漕l與微波技術(shù)中所傳播的調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相無線電信號，都是在單一載波上攜帶的，其頻帶很窄（見圖1.2.1），因此信號也近似為單一頻率。而在脈沖無線電技術(shù)中，所傳遞的電磁波不再是時(shí)諧的，同時(shí)在頻域上有著超大的帶寬。這就造成了瞬態(tài)電磁場與時(shí)諧電磁場有著很大的差異。例如，由于其寬帶特性，在電磁場的傳播過程中，色散將非常的嚴(yán)重，這就是說，我們無法再將其看作是近似沒有色散的，色散也就成為了我們必需要關(guān)注和討論的問題。我們對于瞬變電磁場的研究是以疊