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超寬帶雷達應用與設計 ( 簡體 字) |
| 作者：胡明春等 | 類別：1. -> 電子工程 -> 電子電氣 |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 46016
詢問書籍請說出此書號！【缺書】
NT售價： 395 元 |
| 出版日：1/1/2017 |
| 頁數：412 |
| 光碟數：0 |
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站長推薦：   |
| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121306570 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：《超寬帶雷達應用與設計》編委會
翻譯委員會
主 任：胡明春
副主任：孫 俊
委 員：金 林 吳道慶 周志鵬 李 明 邢文革 夏賢江 范義晨
吳 迤 賈中璐 尹德成 李大圣 陳勇華 楊予昊 周海林
燕 飛 張建設 遇 實 蔡曉睿 韓長喜 陳 麗 邵余紅
薛 慧 李 筠 林 晶 倪迎紅 馮曉磊 王 虎 張 昊
劉 平
校對委員會
主 任：王建明
副主任：陳 玲 鄧大松
委 員：邵春生 倪國新 謝勇光 楊劍飛 彭 為 袁 剛 史國慶
傅有光 王秀春 吳明敏 伍光新 方能航 朱寶明 張 蕾
沙 舟 張春雁
中國電子科技集團公司智能感知技術重點實驗室
智能感知技術重點實驗室是由中國電子科技集團公司于２０１４年１０月批復設立的首批集
團重點實驗室之一，被列為中國電科集團示范實驗室建設行列。
作為國內預警探測領域首個系統級創新研究型實驗室，智能感知技術重點實驗室的主要
任務是面向未來復雜作戰環境下武器裝備發展信息化、體系化的新需求，建設一流研發平臺，
吸引國內外優勢學術資源，從事智能感知體系、先進探測系統和基礎技術研究，牽引專業技術
發展，促進探測技術多學科融合，引領國家探測領域技術發展方向，提升國家探測領域自主創
新能力，是技術創新體系重構的重要組成部分。
智能感知技術重點實驗室始終堅持人才是科技創新的第一資源。目前，實驗室已形成一
支初具規模、結構合理、素質優良的人才隊伍。其中，具有研究員與高級工程師職稱的人員占
比達７０％以上，具有碩博學位的人員占比達８５％以上。
“惟創新者進，惟創新者強，惟創新者勝”。智能感知技術重點實驗室將瞄準國際前沿，面
向國家重大需求，努力整合聯合內外部優勢力量，布局具有戰略性、前瞻性、基礎性科技創新
資源，努力將實驗室打造成聚集國內外一流人才的科技創新高地。
譯 者 序
超寬帶雷達（ＵＷＢＲ）概念自１９９０年提出以來，在國際上備受重視，美國國防部曾連續多
年將超寬帶雷達作為高靈敏度雷達技術研究項目的重點方向。
最初，超寬帶雷達的研究目標僅為了改善雷達的探測距離分辨率，從而獲取復雜目標的細
微特征。隨著超寬帶技術經歷２５年的飛速發展，其獲取目標和環境信息的能力在頻域大幅擴
展，同時激勵目標瑞利區、諧振區及光學區散射特性，一方面可有效抑制雜波和干擾，另一方
面通過更靈活的信息處理手段提取更為豐富的目標特征，全面提升雷達系統性能，在極高距離
分辨率、高精度成像、目標識別、穿透能力等方面具有常規窄帶雷達無法比擬的優勢，因而在
目標探測、成像識別、反恐作戰、安保、醫療、災后救援等軍用和民用領域均具有廣泛應用
價值。
作為ＩＥＥＥ超寬帶雷達委員會主席，ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ見證了超寬帶雷達技術的誕生與飛速
發展，編寫了《ＩＥＥＥ標準－１６７２，超寬帶雷達定義》。《超寬帶雷達應用與設計》是該作者前兩
本專著《超寬帶雷達系統導論》（１９９５年）、《超寬帶雷達技術》（２０００年）的深入修訂版，緊跟
超寬帶雷達技術的發展潮流，全面、深入地闡述了超寬帶雷達相關理論、特點優勢、前沿技術
及未來發展方向，針對材料穿透、全息探地、穿墻、隱蔽武器探測等領域應用進行了詳盡闡
述，對相關領域的研究人員具有非常高的指導價值。
本書由中國電子科技集團公司智能感知技術重點實驗室組織翻譯，胡明春、王建明、孫
俊、陳玲、鄧大松、蔡曉睿、韓長喜、倪迎紅等參與了翻譯，并得到了中國電子科技集團公司
第十四研究所各部門領導及專家的大力支持和幫助，在此一并感謝。由于水平和經驗有限，翻
譯錯誤與不妥之處在所難免，敬請讀者批評指出，以便今后進一步完善，不勝感激！
·５·
主編簡介
ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ見證了電子技術從真空管發展到高速集成
數字電路。他用一把計算尺獲得了科學學士學位，并用穿孔卡
片在ＦＯＲＴＲＡＮ語言上完成了ＣＤＣ大型計算機碩士論文。他
曾在美國空軍擔任工程師的經歷，顯示他一直處于電子技術的
前沿。
在高智商父母的祝福中，他成長在馬里蘭州華盛頓特區銀
泉市郊。作為美國農業部線蟲學調查主管，他的父親ＡｌｂｅｒｔＬ．
Ｔａｙｌｏｒ引導他進入了科學的殿堂，讓他不知疲倦地追尋萬物工
作的原因。他的母親ＪｏｓｅｐｈｉｎｅＳ．Ｔａｙｌｏｒ是一名助理雷達工程
師，在約翰霍普金斯大學應用物理實驗室擔任秘書和辦公室主
管。他的母親激發了他對雷達的興趣，并在早年讓他學會了心
算、盲打和清晰寫作。
他的電子學知識來自于閱讀Ｍａｒｃｕｓ和Ｍａｒｃｕｓ書籍《無線電元素》，以及后來為科學實驗項
目建造的無線電臺和設備。他在弗吉尼亞軍事學院獲得電氣工程學士學位。１９６３年畢業之
后，他立即進入美國陸軍服役，擔任防空炮兵軍官的職務。在美國陸軍防空學校的兩次輪訓為
他提供了雷達和制導導彈系統的理論和實踐知識。在被分配到德國以及美國第１０１機械師之
后，他于１９６８年被調入美國空軍，擔任電子研究和開發工程師的職務。
他的空軍職業生涯始于在美國新墨西哥州霍洛曼空軍基地中央慣導測試基地作為一名高
速火箭滑軌測試項目工程師。他繼續研究生學業，并在１９７７年獲得俄亥俄州懷特帕特森空
軍基地美國空軍技術學院控制理論碩士學位。他在美國空軍航空電子實驗室作為一名主管工
程師的經歷，讓他接觸到最先進的電子學概念和軍事需求。他最后被任命為馬薩諸塞州漢考
斯空軍基地美國空軍電子系統部的一名遠程技術規劃主管，負責研究遠程巡航導彈探測方案，
并涉足超寬帶雷達領域。
１９９１年退役之后，他開始提供超寬帶雷達咨詢服務。他為ＣＲＣ出版社撰寫并編輯了《超
寬帶雷達系統》（１９９５年）和《超寬帶雷達技術》（２０００年）。他的小說《信號追逐》顯示了超寬
帶雷達在軍事上應用的可能性。他曾在美國、蘇格蘭、意大利和俄羅斯講授短期課程。他曾擔
任ＩＥＥＥ超寬帶雷達委員會主席，并編輯了ＩＥＥＥ標準———１６７２“超寬帶雷達定義”。目前，他
生活在佛羅里達州蓋恩斯維爾，是一名工程師、咨詢師和主編。
·６·
前 言
如果我寫了一本書，大學二年級的學生質疑我，傻瓜譴責我，教區牧師指責我的異端，酒
商切斷我的信用。那每個晚上我都祈禱，“親愛的上帝，請帶我脫離寫書的渴望”。
Ｖｏｌｔａｉｒｅ（１６８５－１７７８）
超寬帶雷達應用與設計歷史
近２５年來，我一直關注超寬帶（ＵＷＢ）雷達技術的發展。我的前兩本專著《超寬帶雷達系
統導論》（ＣＲＣ出版社，１９９５年）和《超寬帶雷達技術》（ＣＲＣ出版社，２０００年），介紹了超寬帶
雷達技術的最新發展狀況、系統演示和理論。本以為我已經脫離了該領域，直到ＣＲＣ出版社
的編輯問我是否修訂從前的兩本專著。認真審視了超寬帶雷達技術的發展及其潛在的應用之
后，決定撰寫一本書，以介紹超寬帶雷達的最新進展。
人們并不是購買技術，而是購買書中的技術所帶來的好處。鑒于超寬帶雷達的潛在好處，
我相信超寬帶雷達技術將繼續演變，并隨著更多實際應用領域的發現，而獲得重視。從沖廁傳
感器到癌癥探測器等應用的提議為雷達的潛在應用提供了一些思路。２００２年美國和歐盟輻射
頻譜標準的問世以及集成電路技術的發展，促進了超寬帶雷達在安保和醫藥等領域的新應用。
最后，我們可能在家用、公共場所、汽車、診所、醫院、飛機、軍事和警務等領域發現超寬帶雷
達傳感器的身影。
在本書中，會發現超寬帶雷達的理論、應用和設計在現實中的樣例，涵蓋雷達精確測距在
材料穿透、成像和醫療領域中應用的歷史、政府法規、傳播理論和樣例等。讀者會發現有關材
料屬性和傳播理論方面的數據。
衷心感謝我的打字員，感謝他們配合我的大篇幅校訂和修正。
本書概要
第１章“超寬帶雷達應用與設計導論”由Ｊ．Ｄ．Ｔａｙｌｏｒ協會的ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ撰寫，總結了
超寬帶雷達的特點和優點。該章節首先給出一些定義，并介紹“超寬帶”這一術語的演變史。
ＩＥＥＥ和政府條例中給出的超寬帶定義各有不同。讀者會發現本書對這些定義進行了匯總，并
指出各種定義之間的異同。過去２０年間出現了很多超寬帶雷達著作，本書給出了一份有用書
籍的清單。
要想理解超寬帶雷達信號，需要轉變大多數電子學書籍所涵蓋的傳統頻域穩態分析的思
維。超寬帶信號的脈沖寬度小，因此需要在時域進行考慮和分析，從而把握瞬時效應。本章的
最后部分總結了超寬帶雷達的潛在應用領域。最后，本章描繪了一個理想的未來系統，該系統
采用了所有最新的小目標探測技術。
第２章“超寬帶通信系統和雷達系統的發展”由ＴｅｒｅｎｃｅＷ．Ｂａｒｒｅｔｔ撰寫，介紹超寬帶無線
電和雷達的完整發展史。本章介紹對超寬帶雷達基礎理論和技術發展做出貢獻的很多人，并
·７·
給出了曾在２００１年《微波雜志》和《射頻設計雜志》上發表文章的最新版本。此外，讀者還將發
現更多超寬帶相關的參考書目。
第３章“超寬帶系統波形變換：起因和影響”由莫斯科航空學院的ＩｇｏｒＹ．Ｉｍｍｏｒｅｅｖ撰
寫。Ｉｍｍｏｒｅｅｖ博士長年從事超寬帶傳播理論研究。超短（納秒、皮秒）脈寬（或具有較短自
動相關功能）的超寬帶無線信號在發射和接收時會出現巨大的波形變化，這種情況在窄帶信
號上并不會出現。當超寬帶信號的物理長度ｃτ等于或短于輻射和接收的天線和／或雷達目
標尺寸時，給出了信號波形如何在發射、接收和反射過程中發生變化。信號波形的變化不
能采用傳統的信號相關接收方法，需要采用新的信號處理方法。Ｉｍｍｏｒｅｅｖ博士開發了一種
理論，展示了可以預測信號波形如何改變雷達系統特性的多種分析方法。這些變化需要一
種新的雷達方程，僅采用表征雷達能量特性天線能量方向性因數和表征目標能量的雷達橫
截面（ＲＣＳ）。他還展示了天線發射和接收方向圖如何變化，這意味著天線發射方向圖與天
線接收方向圖不同，因此無法使用類似的可逆性原理。他在超寬帶信號波形如何變化以及
為什么變化方面的理論研究有助于優化系統設計，并發現具有豐富信息量信號的各種優點。
第４章“美國及歐洲國家對于超寬帶系統的有關規定”由ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ撰稿，簡要介紹
關于非授權超寬帶系統發射限制的官方規定。由于該主題的法律特性，規定的適當部分以最
原始的措辭方式出現，以免發生混淆。請仔細閱讀，因為所陳述的發射限制來自特定的測量程
序，具有特殊含義。還將找到一份指導工程師開發非授權超寬帶雷達和無線電設備的基本指
南。我推薦失眠人士在就寢時間閱讀本章。
第５章“穿透材料超寬帶系統的原理”由ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ撰稿，介紹本書描述的雷達系統
的基本原理。材料穿透超寬帶雷達（ＭＰＲ）系統可穿透多層媒介，如土壤、巖石、混凝土、木
材、空氣和動物組織。常見類別包括探地、穿墻、探礦、醫療超寬帶測量和成像系統。由于媒
介的電屬性不同，造成信號的傳播速度、信號衰減和反射也不同，因此穿透多個媒介的遙感會
遇到的特殊問題。本章概述了ＭＰＲ技術的基本理論。媒介特有的電屬性，如導電性、介電常
數和磁導率，會驅使您選擇適當的工作頻段范圍和波形。目標和背景媒介的對比將嚴重影響
雷達的性能。本章討論的主題包括ＭＰＲ系統的應用、工作原理、頻率選擇和成像樣例等。
第６章“超寬帶與隨機信號雷達”由新加坡南洋理工大學ＨｏｎｇｂｏＳｕｎ博士撰寫，介紹如何
使用微波噪聲信號生成隨機噪聲調制波形。本書其他章節描述的常規脈沖雷達具有信號能量
低的缺點，限制了雷達的性能。使用超寬帶隨機噪聲信號在增大信號能量的同時，可增加信號
帶寬和雷達分辨率。隨機信號雷達的一些常用名稱包括噪聲調制雷達、相關雷達、隨機噪聲雷
達、擴展頻譜雷達等。６．１節介紹隨機信號雷達的發展歷史，并描述該類雷達的三種典型應用
架構和兩種處理方案。６．２節分析超寬帶技術與隨機信號雷達的結合，包括載頻調制隨機信號
雷達和采用隨機編碼的無載頻雷達的隨機信號生成。６．３節介紹超寬帶隨機信號雷達的好處，
包括反ＲＦＩ能力、低截獲概率（ＬＰＩ）和電磁兼容（ＥＭＣ）等。６．４節介紹超寬帶隨機信號雷達在
高分辨率成像和測量方面的一些典型應用。
第７章“地面介電常數自動測量與使用含局部對象響應的ＧＰＲ圖像的目標位置自動探測”
由來自烏克蘭哈爾科夫市烏克蘭國家科學院Ｕｓｉｋｏｖ無線電物理與電子研究所的ＭｉｋｈａｉｌＭ．
Ｇｏｌｏｖｋｏ和ＧｅｎｎａｄｉｙＰ．Ｐｏｃｈａｎｉｎ撰寫。本章講述在水文領域和農業領域，如何利用探地雷達
的響應信號探測被埋管線的漏水和漏油現象，并確定土壤含水量。由于譯解探地雷達的數據
需要復雜的處理過程，因此目標探測過程的自主化，以及利用ＧＰＲ圖像測量地面的介電常數，
具有很好的商業應用價值。本章作者提出了一種地面特性的自動化評估方法，即利用超寬帶
·８·
雷達的響應信號，估算出地面的介電常數。
第８章“均勻半空間附近目標的ＵＷＢ后向散射”由來自烏克蘭哈爾科夫市哈爾科夫空軍大
學的ＯｌｅｇＩ．Ｓｕｋｈａｒｅｖｓｋｙ和ＶｉｔａｌｉｙＡ．Ｖａｓｉｌｅｔｓ，以及來自烏克蘭哈爾科夫市烏克蘭內政部內務部
隊學院（ａｃａｄｅｍｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｉｏｒｆｏｒｃｅｓ）的ＳｔａｎｉｓｌａｖＡ．Ｇｏｒｅｌｙｓｈｅｖ撰寫。該章介紹來自完美導電
（ＰＥＣ）大型目標的超寬帶脈沖信號的后向散射理論。分析過程中使用的目標位于均勻半空間邊
界附近，具有真實的和復雜的電參數。他們對脈沖（瞬時）波前特性進行高頻（物理光學法）近似
值處理，通過卷積轉換，計算被超寬帶目標反射的信號響應。計算方法采用的是場整數積分表示
法和在常見的雙基地斜入射條件下的ＰＥＣ目標的脈沖特性高頻近似值法。本章還解釋了超寬帶
信號在半空間上的散射問題，半空間代表了一個多層均勻介質，該介質的任意層均具有復雜的磁
導率。這些分析方法在估算大型目標的超寬帶信號響應上，具有很大的潛在應用價值。
第９章“超寬帶雷達的醫學應用”由ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ撰寫，概述醫療診斷和成像的理論和
應用。醫療應用在過去２０年里得到了長足發展，其最初源自基于美國勞倫斯·利夫莫爾國家
實驗室的微功率脈沖雷達而開發的雷達聽診器概念。美國空軍資助的多項研究開啟了搭建人
體組織的電屬性體系。ＩｇｏｒＩｍｍｏｒｅｅｖ和Ｔｅｈ拟ＨｏＴａｏ的工作成果解釋了心率和呼吸次數的遙測
理論及技術。人們將發現急救醫療人員用來快速探測顱內血腫和氣胸的一些設備樣例。最后
一段討論了雷達和Ｘ射線斷層掃描儀在探測乳腺癌或其他類型癌癥的潛在應用。基于廉價的
超寬帶雷達成像和診斷系統可為遠程診所和緊急醫療專家提供更強的診斷能力。
第１０章“大電流輻射器：問題、分析和設計”由來自烏克蘭哈爾科夫市烏克蘭國家科學院
Ｕｓｉｋｏｖ無線電物理與電子研究所的ＧｅｎｎａｄｉｙＰ．Ｐｏｃｈａｎｉｎ和ＳｅｒｇｅｙＡ．Ｍａｓａｌｏｖ撰寫，講述大電
流輻射器（ＬＣＲ）設計時出現的物理問題和技術問題，以及這些問題的解決方法。與常規的電
偶極子天線相比，ＬＣＲ的阻抗低，允許在低驅動電壓下使用大電流，類似磁偶極子，并提高輻
射效率。作者給出了理論和實驗調研結果，用以闡明改進型ＬＣＲ設計概念。
第１１章“Ｎｏｖｅｌｄａ納米脈沖雷達”由ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ和來自挪威Ｎｏｖｅｌｄａ公司執行總裁Ｄａｇ
Ｔ．Ｗｉｓｌａｎｄ撰寫，對Ｎｏｖｅｌｄａ公司的納米級脈沖雷達進行技術描述。Ｎｏｖｅｌｄａ雷達的所有主要
電子器件全部安裝在一個２ｍｍ×２ｍｍ的ＣＭＯＳ芯片上。該雷達具有６０ｍ的探測距離，采用
了新穎的連續時間二元信號采集技術，實現雷達回波檢測，并給出５１２個距離單元的數字信號
返回值。信號檢測采用了掃頻閾值和隨機共振采樣，可提高信噪比。信號檢測和信噪比改進
的敘述演示了脈沖雷達設計的新方法。Ｎｏｖｅｌｄａ公司可提供一個完整的雷達開發包，包括多部
天線和一個計算機接口，可幫助潛在的用戶開發特殊應用。
第１２章“材料穿透ＵＷＢ雷達成像的原理和方法”由位于馬薩諸塞州貝爾徹鎮Ａ＆Ｅ合伙
公司的ＡｎａｔｏｌｉｙＢｏｒｙｓｓｅｎｋｏ和ＥｌｅｎＢｏｒｙｓｓｅｎｋｏ撰寫，講述材料穿透超寬帶雷達和成像的主要工
作原理和設計概念。作者的撰寫重點放在主要雷達構成模塊的系統級分析和應用。所述的成
像技術包含了合成孔徑技術和物理孔徑技術。作者通過自己參與咨詢的幾個現實項目的結果，
對原理進行了舉例說明。
第１３章“全息探地雷達技術與應用”由ＳｅｒｇｅｙＩ．Ｉｖａｓｈｏｖ、ＬｏｒｅｎｚｏＣａｐｉｎｅｒｉ和ＴｉｍｏｔｈｙＤ．
Ｂｅｃｈｔｅｌ撰寫，描述全息探地雷達（ＨＳＲ）和其他兩種探地雷達之間的差別，前者可提供平面地
下圖像或雷達全息圖。ＨＳＲ采用的信號處理方法類似于Ｄ．Ｇａｂｏｒ在１９４８年首次提出并實現
的光學全息技術。作者講述了全息成像雷達的發展過程，并給出了雷達在舊建筑翻新過程中
的測試結果。
第１４章“Ｘａｖｅｒ穿墻超寬帶雷達設計研究”由ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ與Ｃａｍｅｒｏ公司的Ｅｙａｌ
·９·
Ｈｏｃｈｄｏｒｆ、ＪａｃｏｂＯａｋｎｉｎ、ＲｏｎＤａｉｓｙ和ＡｍｉｒＢｅｅｒｉ共同撰寫，給出穿墻雷達（ＴＷＲ）設計的一個
樣例。幾家公司已經建造并銷售了多種適用于警務、軍事和急救人員的穿墻雷達系統。本章
討論穿墻雷達的實用問題，說明雷達的設計限制并給出了最新系統。案例研究介紹Ｃａｍｅｒｏ公
司的工程師如何開發能夠為操作員提供三維圖像的雷達系統，該系統可穿透鋼筋混凝土墻壁，
顯示房間居住者和房間擺設。Ｘａｖｅｒ８００穿墻高分辨率成像樣例顯示了這種先進設計概念的
成果。
第１５章“Ｃａｍｅｒｏ公司信噪比改善的雷達信號采集系統”由ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ與Ｅｙａｌ
Ｈｏｃｈｄｏｒｆ、ＡｍｉｒＢｅｅｒｉ和ＲｏｎＤａｉｓｙ共同撰寫，講述一種改善信噪比（ＳＮＲ）的新概念。Ｃａｍｅｒｏ公
司的工程師發現信號回波電平低的主要問題，這將限制穿墻成像雷達系統的性能。在建造
Ｘａｖｅｒ４００系列和８００系列穿墻雷達時，他們希望改善各個距離上的回波信噪比，從而在所有
的作用距離上實現高質量成像。本章簡述了以色列ＫｆａｒＮｅｔｔｅｒＣａｍｅｒｏ公司的工程師Ａｍｉｒ
Ｂｅｅｒｉ和ＲｏｎＤａｉｓｙ發明的專利“超寬帶（ＵＷＢ）雷達信號采集系統和方法”（美國專利號：
ＵＳ７７７３０３１Ｂ２，２０１０年８月１０日）。該專利描述了一種從一系列離散距離上采集距離信息，存
儲來自距離單元上多個脈沖的回波信號，并將這些信號進行積分，從而提高ＳＮＲ的方法。該
系統的積分次數因作用距離的不同而不同，從而在整個作用距離上獲得較高的ＳＮＲ。
第１６章“Ｃａｍｅｒｏ公司用于距離單元同步的時間延遲校準系統”由ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ與Ｅｙａｌ
Ｈｏｃｈｄｏｒｆ、ＮｉｍｒｏｄＳｈａｎｉ共同撰寫，講述了多個發射機／接收機成像雷達天線陣列的距離單元對
準問題。用于高分辨率成像的多通道超寬帶雷達需要對每個通道采集的距離單元數據進行精
確校準。Ｘａｖｅｒ公司的工程師開發了一套自我校準系統，該系統可測量由發射機和接收機，以
及天線陣列單元的物理位移所產生的時延問題。這種時延校準系統（ＴＤＣＳ）可對每個發射機
接收機通道進行延遲測量，從而實現多個距離單元數據陣列的同步化。這項專利方法對于建
造多單元高分辨率雷達系統具有應用價值。
第１７章“Ｃａｍｅｒｏ公司的檢測隱藏武器的超寬帶雷達”由ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ和ＥｙａｌＨｏｃｈｄｏｒｆ
共同撰寫，簡要講述最新的安保檢查系統。Ｃａｍｅｒｏ公司開發并演示了可對通過安保隔離區域
的人員進行掃描的一種超寬帶成像雷達。該雷達通過穿透衣物，探測隱藏的武器、爆炸物、違
禁材料。盡管其他公司也嘗試使用Ｘ射線和毫米波后向散射成像技術，但尚無一家具有實時高
分辨率成像能力的用于機場、公共建筑和其他高安保區域的檢查系統超寬帶雷達。
注意事項和邀請
超寬帶雷達技術將在未來繼續發展，但原理始終不變。在本書中，您將發現對超寬帶雷達
理論和實踐的解釋。書籍只能呈現出版時的最新知識。１７７５年，《英語語言辭典》的編撰者薩
繆爾·約翰遜曾回應批評，稱“辭典好似手表：差表聊勝于無表，而好表走時也未必精準”。在
面對新理念和未明領域時，請利用您的判斷力。如果希望參與即將面世的超寬帶雷達書籍的
撰寫，請通過出版商聯系我，告知您對于本系列下一本書籍的創意。
ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ
Ｊ．Ｄ．Ｔａｙｌｏｒ協會
佛羅里達州蓋恩斯維爾
·１０·
合著者名單
ＴｅｒｅｎｃｅＷ．Ｂａｒｒｅｔｔ
ＢＳＥＩ（弗吉尼亞州，維也納）
ＴｉｍｏｔｈｙＤ．Ｂｅｃｈｔｅｌ
賓夕法尼亞州立大學地球與環境科學院（賓夕法
尼亞州，費城）
ＡｍｉｒＢｅｅｒｉ
Ｃａｍｅｒｏ公司（馬里蘭州，杰斐遜）
ＡｎａｔｏｌｉｙＢｏｒｙｓｓｅｎｋｏ
Ａ＆Ｅ合伙公司（馬薩諸塞州，貝爾徹鎮）
ＥｌｅｎＢｏｒｙｓｓｅｎｋｏ
Ａ＆Ｅ合伙公司（馬薩諸塞州，貝爾徹鎮）
ＬｏｒｅｎｚｏＣａｐｉｎｅｒｉ
佛羅倫薩大學電子和電信學院（意大利，佛羅倫薩）
ＲｏｎＤａｉｓｙ
Ｃａｍｅｒｏ公司（馬里蘭州，杰斐遜）
ＭｉｋｈａｉｌＭ．Ｇｏｌｏｖｋｏ
烏克蘭國家科學院Ｕｓｉｋｏｖ無線電物理與電子研究
所（烏克蘭，哈爾科夫市）
ＳｔａｎｉｓｌａｖＡ．Ｇｏｒｅｌｙｓｈｅｖ
烏克蘭內政部（烏克蘭，哈爾科夫市）
ＥｙａｌＨｏｃｈｄｏｒｆ
Ｃａｍｅｒｏ公司（馬里蘭州，杰斐遜）
ＩｇｏｒＹ．Ｉｍｍｏｒｅｅｖ
莫斯科航空學院（國家研究大學）（俄羅斯，莫斯科）
ＳｅｒｇｅｙＩ．Ｉｖａｓｈｏｖ
Ｂａｕｍａｎ莫斯科國家技術大學遙感實驗室（俄羅斯，
莫斯科）
ＳｅｒｇｅｙＡ．Ｍａｓａｌｏｖ
烏克蘭國家科學院Ｕｓｉｋｏｖ無線電物理和電子所
（烏克蘭，哈爾科夫市）
ＪａｃｏｂＯａｋｎｉｎ
Ｃａｍｅｒｏ公司（馬里蘭州，杰斐遜）
ＧｅｎｎａｄｉｙＰ．Ｐｏｃｈａｎｉｎ
烏克蘭國家科學院Ｕｓｉｋｏｖ無線電物理與電子研究
所（烏克蘭，哈爾科夫市）
ＮｉｒｍｒｏｄＳｈａｎｉ
Ｃａｍｅｒｏ公司（馬里蘭州，杰斐遜）
ＯｌｅｇＩ．Ｓｕｋｈａｒｅｖｓｋｙ
烏克蘭哈爾科夫空軍大學（烏克蘭，哈爾科夫市）
ＨｏｎｇｂｏＳｕｎ
新加坡南洋理工大學（新加坡）
ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ
Ｊ．Ｄ．Ｔａｙｌｏｒ協會（佛羅里達州，蓋恩斯維爾）
ＶｉｔａｌｉｙＡ．Ｖａｓｉｌｅｔｓ
烏克蘭哈爾科夫空軍大學（烏克蘭，哈爾科夫市）
ＤａｇＴ．Ｗｉｓｌａｎｄ
Ｎｏｖｅｌｄａ公司（挪威，泰勒馬克郡）
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內容簡介：本書編者為IEEE超寬帶雷達委員會主席。 全書匯集了多位作者的精辟文章，對超寬帶雷達系統的特點和優勢、發展歷程、工作原理進行了簡要介紹，針對超寬帶雷達的多種應用領域（如醫學、安全、工業、建造業和地理物理應用）進行了詳盡闡述，并注重介紹超寬帶雷達各項技術的最新進展和潛在方向（如考古、取證和運輸管理等）。 |
目錄：第1章 超寬帶雷達應用與設計導論
1.1 引言和目的
1.1.1 超寬帶雷達的概念
1.1.2 編者目的
1.2 超寬帶雷達的起源
1.2.1 我與超寬帶雷達的淵源
1.2.2 帶寬和雷達距離分辨率
1.2.3 早期超寬帶雷達演示計劃
1.3 超寬帶雷達資源
1.4 超寬帶雷達的定義和條例
1.4.1 超寬帶雷達的早期歷史
1.4.2 超寬帶雷達的標準定義
1.4.3 帶寬名稱與定義
1.5 超寬帶雷達的時域和頻域分析
1.6 非正弦信號傳播
1.6.1 背景
1.6.2 收發過程高斯脈沖轉換樣例
1.6.3 高斯脈沖信號傳播的結論
1.7 超寬帶雷達： 未來趨勢與應用
1.7.1 開放空間測量和監視
1.7.2 材料穿透遙感應用
1.7.3 醫學測量和成像
1.7.4 安保
1.7.5 軍事遙感應用
1.8 超寬帶雷達發展的未來方向
1.8.1 超寬帶天線陣列幾何結構優化
1.8.2 天線陣列信號同步
1.8.3 接收機信噪比改進
1.8.4 多基地雷達
1.8.5 目標成像和識別的高階信號處理
1.9 未來超寬帶雷達的架構
1.10小結
參考文獻
第2章 超寬帶通信系統和雷達系統的發展
2.1 引言
2.2 超寬帶通信的概念
2.3 超寬帶無線電通信系統的發展歷史
2.4 超寬帶無線電通信系統的主要組成
2.4.1 脈沖串的產生和發射
2.4.2 脈沖調制
2.4.3 脈沖檢測和接收
2.4.4 超寬帶天線的效率
2.5 超寬帶信號的檢測和放大
2.5.1 Tektronix公司的系統
2.5.2 Harmuth的系統
2.5.3 Ross和Robbins的系統
2.6 超寬帶發射信號的相干測試技術難點
2.7 超寬帶發展的總體概述
2.7.1 干擾問題
2.7.2 超寬帶通信系統的信道容量
2.7.3 超寬帶發射機
2.7.4 超寬帶輻射測量
2.8 超寬帶雷達傳感器
2.8.1 概述
2.8.2 目標的超寬帶響應特性
2.8.3 雷達和傳感器
2.8.4 超寬帶接收機
2.8.5 能夠穿墻、 穿透地面和植被的雷達
2.8.6 俄羅斯的超寬帶雷達系統
2.9 高階信號處理
2.9.1 奇點展開法
2.9.2 白噪聲分析法
2.9.3 高分辨率目標識別的時頻分析法
2.9.4 高分辨率目標檢測的時頻分析法
2.10小結
致謝
參考文獻
第3章 超寬帶系統波形變換： 起因和影響
3.1 引言
3.1.1 窄帶和超寬帶信號
3.1.2 信號波形、 帶寬和傳播影響
3.2 輻射過程中UWB信號波形變化
3.2.1 UWB輻射分析： 簡介和背景
3.2.2 天線如何輻射UWB信號
3.2.3 UWB天線遠場輻射影響
3.3 UWB天線的輻射圖
3.3.1 輻射波形如何隨著感測角變化
3.3.2 時域輻射的UWB域
3.4 確定在接收和產生天線接收方向圖過程中UWB信號波形的變化
3.4.1 UWB脈沖波形如何隨觀測角變化
3.4.2 UWB天線方向性
3.5 UWB天線接收和發射方向圖以及可逆性原理
3.6 UWB信號檢測中的特殊問題
3.7 利用UWB信號的目標RCS測量
3.8 UWB雷達距離方程： UWB雷達應用的局限性和特點
3.9 實際應用的近程超寬帶雷達設計
3.9.1 用于病人心跳和呼吸頻率24小時監測的超寬帶雷達
3.9.2 用于人體生理遙測的超寬帶雷達
3.9.3 用于穿墻探測人員的超寬帶雷達
3.10小結
致謝
參考文獻
第4章 美國及歐洲國家對于超寬帶系統的有關規定
4.1 簡介
4.1.1 背景
4.1.2 本章目標
4.1.3 警告
4.2 美國關于超寬帶設備的一些規定
4.2.1 美國超寬帶規定的來源
4.2.2 U.S.C.第47條對超寬帶設備的限制
4.3 歐盟頒布的有關超寬帶的條例
4.3.1 簡介
4.3.2 歐盟條例的歷史
4.3.3 歐盟與超寬帶相關條例的節選內容
參考文獻
第5章 穿透材料超寬帶系統的原理
5.1 引言
5.2 MPR的應用
5.3 MPR系統架構和操作
5.4 MPR系統設計
5.5 固體媒介中的電磁波傳播
5.5.1 媒介特性
5.5.2 MPR信號傳播
5.5.3 發射媒介特性和MPR設計
5.6 MPR成像
5.7 小結
參考文獻
第6章 超寬帶與隨機信號雷達
6.1 隨機信號雷達介紹
6.1.1 隨機信號雷達概述
6.1.2 隨機信號雷達的歷史
6.1.3 隨機信號雷達的實施架構
6.1.4 隨機信號雷達處理方案
6.2 超寬帶與隨機信號雷達的聯合
6.2.1 隨機信號的產生
6.2.2 超寬帶載波調制隨機信號雷達
6.2.3 超寬帶無載波隨機編碼脈沖雷達
6.3 超寬帶隨機信號雷達的優勢
6.3.1 抗射頻干擾能力
6.3.2 低截獲概率
6.3.3 電磁兼容性
6.4 超寬帶隨機信號雷達的應用
6.4.1 埋藏物的探測
6.4.2 短距離SAR成像
6.4.3 結構變化的遠程監視
6.4.4 隨機信號雷達的未來可能應用
參考文獻
第7章 地面介電常數自動測量與使用含局部對象響應的GPR圖像的目標位置自動探測
7.1 引言
7.2 電容率測量
7.3 Hough變換用于雙曲線檢測
7.3.1 二元成像
7.3.2 GPR信號的Hough變換
7.3.3 加速Hough變換計算
7.4 Hough空間對電容率誤差的依賴性
7.5 計算電容率的算法
7.6 Hough變換方法的結論
7.7 自動目標探測方法的性能數值評估
7.8 目標探測方法的度量標準
7.9 模擬GPR圖像中的目標探測
7.10試驗GPR圖像中的目標探測
7.11小結
參考文獻
第8章 均勻半空間附近目標的UWB后向散射
8.1 引言
8.2 具有地參數的分層半空間內的超寬帶信號散射
8.2.1 對象
8.2.2 問題求解方法
8.2.3 數值計算結果
8.3 雙基地情況下完全導電目標的脈沖特性
8.3.1 問題解決方法
8.3.2 橢圓體脈沖特性
8.3.3 雙基地情況下飛機模型的瞬態響應計算
8.4 位于均勻半空間附近的完全導電體所散射的脈沖信號
8.4.1 問題的公式與主要計算關系
8.4.2 數值結果
參考文獻
第9章 超寬帶雷達的醫學應用
9.1 引言
9.1.1 超寬帶雷達醫學成像的潛力與好處
9.1.2 章節回顧
9.2 電磁波與人體組織
9.2.1 簡介
9.2.2 空軍研究實驗室Gabriel組織特性數據庫
9.2.3 生物組織的反射性
9.3 采用UWB雷達進行心率和呼吸率測量
9.3.1 遙控PMR
9.3.2 生命征兆監測器
9.4 用于胸腔和顱內創傷診斷的UWB雷達
9.4.1 背景
9.4.2 用于氣胸檢測的UWB雷達
9.4.3 雷達對顱內出血的檢測
9.4.4 出血性中風的檢測
9.4.5 小結
9.5 用于腫瘤檢測的UWB雷達
9.5.1 組織對比度和UWB雷達腫瘤檢測
9.5.2 雷達的腫瘤檢測方法
9.5.3 用于醫學診斷的微波成像
9.5.4 醫學微波斷層掃描
9.5.5 UWB雷達成像和斷層掃描技術的未來發展方向
9.6 UWB雷達醫學應用小結
致謝
參考文獻
第10章 大電流輻射器： 問題、 分析和設計
10.1 引言
10.2 LCR天線的基本原理
10.3 LCR驅動信號發生器的設計
10.3.1 含雙極型晶體管的開關
10.3.2 電子雪崩晶體管開關
10.3.3 用S二極管作為開關
10.3.4 硅場效應晶體管開關
10.3.5 GaAs FET開關
10.3.6 微波電路開關
10.3.7 LCR激勵小結
10.4 輻射UWB脈沖電磁場的天線設計
10.4.1 UWB LCR天線尺寸
10.4.2 LCR天線近場和遠場特性
10.4.3 返回環路屏蔽是如何影響LCR輻射的
10.4.4 如何降低輻射器感應
10.4.5 多單元LCR輻射器的設計
10.4.6 如何控制LCR輻射的脈沖持續時間
10.5 小結
10.6 致謝
參考文獻第11章 Novelda納米脈沖雷達
11.1 引言
11.2 Novelda脈沖雷達概述
11.3 Novelda納米脈沖雷達CTBV信號獲取系統
11.3.1 通過CTBV編碼獲取信號
11.4 Novelda雷達通過脈沖重復頻率參差的擴大最大不模糊
11.5 Novelda雷達——高速和低功耗創新
11.6 Novelda雷達——流水線式數據輸出
11.7 Novelda雷達開發套件
11.8 Novelda雷達天線
11.9 小結
致謝
參考文獻第12章 材料穿透UWB雷達成像的原理和方法
12.1 引言
12.2 工作和設計原理
12.2.1 基于材料工作環境的分類
12.2.2 材料穿透雷達的主要性能指標
12.2.3 系統級設計的限制和權衡
12.3 實施方法
12.3.1 支持寬帶工作的方法
12.3.2 雷達目標特征測量
12.3.3 天線工作條件
12.4 雷達成像方法
12.4.1 信號處理技術
12.4.2 雷達圖像顯示技術
12.4.3 圖像判讀
12.5 SAR成像方案
12.5.1 天線在遠場條件工作的UWB SAR
12.5.2 用于探測植被中物體的前視UWB SAR
12.5.3 用于地雷探測的側視UWB SAR
12.6 逆SAR成像方案
12.6.1 采用穿墻ISAR技術跟蹤動目標
12.6.2 用于旋轉動目標高分辨成像的ISAR
12.7 采用有限尺寸物理孔徑進行成像
12.8 醫學UWB雷達干涉成像
12.9 小結
參考文獻
第13章 全息探地雷達技術與應用
13.1 引言
13.2 雷達的描述
13.2.1 HSR的設計
13.2.2 點散射體的理論分析
13.2.3 驗證低衰減介質的RASCAN圖像
13.3 HSR應用領域和示范
13.3.1 RASCAN建筑結構測量
13.3.2 建筑物浸水檢測
13.3.3 安保應用
13.3.4 人道形式的探礦
13.4 小結
致謝
參考文獻
第14章 Xaver穿墻超寬帶雷達設計研究
14.1 引言
14.2 Xaver雷達設計目標
14.2.1 功能: 提供建筑物內高質量的實時三維影像
14.2.2 頻率選擇
14.2.3 穿墻成像技術
14.3 最先進的穿墻雷達
14.4 設計Camero Xaver 400和800系列雷達穿墻系統
14.4.1 Camero Xaver 800穿墻雷達
14.4.2 Camero Xaver 400手持型穿墻雷達
14.5 Camero Xaver雷達先進的設計特點
14.5.1 天線系統模型
14.5.2 基于信息理論測量天線質量
14.5.3 天線信息容量的例子
14.5.4 天線陣列配置小結
14.6 Camero Xaver雷達的高分辨率穿墻成像
14.6.1 背景與目標
14.6.2 高分辨率實時雷達成像的技術問題
14.7 高分辨率成像的實驗結果
14.7.1 Camero Xaver 800穿墻雷達系統
14.7.2 時間延遲補償效果
14.8 小結
致謝
參考文獻
第15章 Camero公司信噪比改善的雷達信號采集系統
15.1 引言
15.2 SAS設計目標
15.2.1 信號、 噪聲和接收機的動態范圍
15.2.2 接收機的信噪比改善
15.3 Camero公司, UWB雷達的信號采集系統和方法
15.3.1 Camero公司SAS系統的組成和信號處理
15.3.2 Camero公司的信號處理方法
15.3.3 SAS系統對信噪比的改進
15.3.4 Camero公司的SAS系統的設計
15.3.5 Camero公司SAS系統的積分周期計算
15.3.6 信號積分的替代方法
15.3.7 Camero公司的SAS的通用工作原理
15.4 小結
參考文獻
第16章 Camero公司的用于距離單元同步的時間延遲校準系統
16.1 引言
16.2 多通道雷達系統的時間延遲問題
16.3 多通道系統的相干配準
16.4 Camero公司的時間延遲校準系統
16.4.1 時延測量過程的目標
16.4.2 時間延遲測量
16.5 Camero TDCS的實際應用系統
16.5.1 設計目標和要求
16.5.2 時間延遲估算模塊的設計
16.5.3 TDCS的性能
16.6 小結
致謝
參考文獻
第17章 Camero公司的檢測隱藏武器的超寬帶雷達
17.1 引言
17.2 先進的CWD系統
17.2.1 人體掃描技術概述
17.2.2 高分辨率的人體掃描儀
17.2.3 低分辨率遠距離篩選系統
17.2.4 人體掃描功能概述
17.3 Camero公司的超寬帶雷達隱藏武器檢測系統
17.3.1 研究背景
17.3.2 設計UWB隱藏武器成像雷達
17.4 小結
致謝
參考文獻 |
| 序： |
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