目标的瞬态电磁散射分析一直是一个十分活跃、且为多学科领域共同研究的热门课题,在军事和民用上都有着大量的实际应用。超宽带天线作为超宽带系统的收发前端,在瞬态电磁散射的实验中更是必不可少的。本文以金属和介质两种材料的目标的瞬态电磁散射分析以及超宽带天线的设计为研究课题,主要研究内容包括以下几个方面:1.研究了金属圆盘和金属圆柱目标的瞬态电磁散射。金属散射电磁波的原因,主要是因为金属中有大量自由电子,自由电子受到电磁波的影响而振动,从而发出反射而出的电磁波。首先从镜面反射、边缘衍射和爬波三种机制出发,列出了自由电子在脉冲照射下发生振动的动力学方程,得到电子速度的时域解和频域解,然后用其计算散射场和目标的雷达散射截面,最后分析了散射回波的波形的特点。仿真结果、测试结果和理论计算结果吻合得较好,表明了该方法在分析金属目标的瞬态电磁散射方面的可行性。2.研究了电介质圆盘目标的瞬态电磁散射。与金属目标不同,电介质目标散射电磁波是依靠内部的电偶极子,电偶极子受到电磁波的影响而发生偶极转动,振荡的偶极子向外发射出电磁波。首先列出了电偶极子在脉冲照射下发生转动的刚体动力学方程,得到了偶极子角速度的时域解和频域解,然后用其计算散射场和目标的雷达散射截面,最后分析了散射回波的波形的特点。仿真结果和理论计算结果吻合得较好,表明了该方法在分析电介质目标的瞬态电磁散射方面的可行性。3.研究和设计了一款具有三阻带特性的小型化超宽带天线。该天线的结构紧凑,尺寸为24×30 mm~2。天线采用一圆形单极子天线,在辐射贴片上开两组同心裂环槽,结构比较简单,易于加工,通过调节槽的长度就可以得到不同频率处的阻带。天线具有三个阻带,分别位于3.52-3.81 GHz覆盖了WiMAX系统,5.03-5.42GHz和5.73-6.17 GHz覆盖了WLAN系统。通过软件仿真,得到并分析了天线的表面电流分布。经过加工和测试,表明了该天线具有宽带匹配阻抗(3.05-14 GHz,VSWR(27)2)和稳定的增益,良好的全向辐射方向图。4.研究和设计了一款小型化超宽带MIMO天线。该天线包含两个并排摆放的超宽带单极子天线,并在两个单极子天线之间增加了地板枝节结构,改变了天线表面电流的分布,从而实现了拓展带宽、提高端口间的隔离度的作用。此天线工作频带覆盖超宽带系统所需频段(3.1-10.6GHz),并且具有良好的隔离度,在工作频带内隔离度超过15 dB。天线进行了加工测试,实测结果和仿真结果符合较好,可适用于超宽带无线通信系统。同时此小型化超宽带MIMO天线结构简单,整体尺寸仅为30×40 mm~2,易于加工,有良好的应用前景。