极化敏感阵列的空间谱估计测向技术研究

传统的空间谱估计测向模型中没有考虑来波极化这一维度的信息,将其用于极化敏感阵列进行测向时会导致测向的灵敏度和精度下降。为此,对传统的空间谱估计测向模型进行了修正,加入对来波极化信息的考虑,提出一种极化敏感阵列的空间谱估计测向技术,并对该技术的可行性进行了研究。给出极化敏感阵列的空间谱估计测向模型,在此基础上,采用M USIC算法进行测向,并对影响测向精度的因素进行仿真。仿真结果表明,提出的极化敏感阵列空间谱估计测向技术可以实现极化敏感阵列的测向,所得结果对极化敏感阵列的测向问题具有重要意义。     

天线极化失配的理论分析及应用

通过对横电磁波的电场极化形式的分析,得到横电磁波在瞬态时变场中以椭圆极化波存在的一般表达式;对于这样一个任意椭圆极化波,由于接收天线极化与来波极化的失配,将造成信号能量的损失,甚至于完全收不到信号,由此引入极化失配因子的概念;通过对极化失配因子的分析与讨论,使我们对天线极化角失配对接收电平的影响有了定量的认识。最后结合国际标准C频段统一测控系统TW215设备,给出最佳极化角调整的方法。     

基尔霍夫近似下高斯粗糙面透射波散射系数的特征研究

根据基尔霍夫标量近似法给出了高斯粗糙面透射波的散射系数,通过数值计算获得了HH,VH,VV,HV不同极化状态透射波的散射系数随散射角、方位角及入射波频率变化的曲线,讨论了介电常数、粗糙面参数和入射波频率对不同极化状态透射波散射系数的影响,得到了高斯粗糙面透射波散射系数的特征.     

基于极化时频分布的改进DOA估计算法

针对雷达回波信号波达方向估计精度差和时频分析方法运算量大的问题,以极化敏感阵列为模型,结合时频分析方法,充分利用回波信号的空域、时频域和极化域信息,对雷达回波信号进行更准确的估计,并简化其计算量。分析基于空间极化时频分布的多重信号分类(MUSIC)和旋转不变子空间(ESPRIT)算法,并结合两者的优缺点提出了一种改进算法。改进算法用极化时频ESPRIT算法对来波信号确定大致的方位角,以每个方位角为中心确定一个小角度范围,在此范围内用MUSIC算法进行谱峰搜索,得到较准确的波达方向(DOA)估计值,在确保DOA估计精度的基础上节省大部分运算时间。仿真试验验证了该改进算法的有效性。     

二维复合目标电磁散射的仿真研究

为了对E极化波和H极化波入射情形下二维任意形状金属和两种不同电磁参数损耗介质复合目标的电磁散射进行仿真,建立了复合结构目标的电磁积分方程,采用矩量法(MoM)和共轭梯度迭代法(CGM)求解此积分方程。依据所建数学模型编程对一种金属-蜂窝吸波介质复合结构翼面的雷达散射截面(RCS)进行了仿真分析。     

用于提高SAR对比度度和分辨率的极化技术

在近十年中，合成孔径雷达系统（SAR）已成为遥感技术中的一个重要工具。它的重要性在于解决其它系统设计用于同样目的一些问题的不同方面，比如光学系统。SAR系统的主要特征之一是：它是“全天侯”系统，即，该系统几乎不受气侯条件（云、雨等）的影响。SAR系统能在白天和黑夜中进行成像。这些性能使SAR系统能在全天侯获取信息和图像，而且几乎所有资料或图像都可采用。然而，采用光学系统时，仅有10%的图像不受气候条件的影响。SAR系统在获取回波信号的幅度和相位信息时，是一个相参系统。然而，SAR系统的这种相参性也同时引起了SAR系统的一个主要问题：相干斑点噪声。这种噪声在信号的幅度和相位上都会出现，但具有不同的特征。有很多技术都试图消除数据中的斑点噪声，但这些技术主要应用在幅度信息中。也有一些技术试图从相位中消除斑点噪声。从幅度或相位中消除斑点噪声的技术略有不同：对于幅度而言，数据中斑点噪声的主要特征遵循乘性模型^[1]，那么这类技术必须与之适应。从幅度中消除相干斑点的技术可分为多视和空间滤波技术^[1]。在这一种情况下，把获得的相同空间的不相关数据进行平均处理。在第二种情况下，在同样的图像上求平均数。这些技术虽然能消除相干斑点，但它们也存在损失分辨率的问题。应用在相位上的去相干斑点技术与应用在幅度上的去相干斑点技术相比，结果要差一些。某些技术在极化通道之间进行综合，得出一幅图像，但这样做必须会推动极化信息^[2]。在其它情况中可用极化分集的思想来恢复强度信息^[3]。还有些技术则于对极化通道的实部和虚部进行处理来进行相干斑点抑制^[4]。本文介绍了一种从相位和幅度中消除相干斑点的新方法。这种方法的优点在于用几乎同样的方式来处理相位和幅度中的斑点噪声。     

极化在雷达抗干扰中的应用

分析了极化雷达在抗单一极化、变极化以及复合极化干扰中的应用,进而在雷达目标信号可分解为一对垂直水平正交极化波的情况下,提出了一种极化变换技术,较好地提高了雷达的信噪比和增大了抗干扰极化空间。     

星载微波辐射计通道分辨率匹配技术及其在FY-3卫星MWRI中的应用

基于仿真模型对圆锥扫描星载微波成像仪不同频率和极化二维天线方向图地面足迹的模拟,对FY-3卫星微波成像仪(MWRI)原始观测轨道亮温数据,用Backus-Gilbert(BG)分辨率匹配算法分别对分辨率降低(高频通道匹配到低频通道)和分辨率增强(低分辨率匹配到高分辨率)进行了实验分析。结果表明:分辨率降低匹配处理能较好地模拟实际仪器观测,且不另引入噪声,可在MWRI通道分辨率匹配中实际应用;分辨率增强匹配可明显提高低频图像分辨率,但会一定程度引入噪声,实际应用中应考虑在分辨率增强与噪声间进行折中处理,在增强分辨率的同时,使引入的噪声在可接受范围内。     

基于石墨烯的太赫兹可重构极化扭转器研究

文章提出了一种基于石墨烯的可重构太赫兹极化扭转器设计方法,并讨论了其工作原理。文中对不同门限电压下的石墨烯的参数进行了计算,并对极化扭转器整体结构进行了数值仿真,分析了门限电压对极化扭转器的工作频段的影响。研究结果表明,通过改变石墨烯偏置电压可以使极化扭转器输出波的极化状态在线极化和圆极化之间切换。     

一种基于天线-移相器-天线单元结构的双宽带线圆极化器

线圆极化转换器在卫星通信天线系统中可发挥重要作用,针对K/Ka频段卫星通信的需求,采用天线-移相器-天线(AFA)结构,通过独立设计双频带内接收和发射天线,提出了一款双频宽带线圆极化器。通过堆叠贴片的方式引入新的谐振点,从而拓展极化器的工作带宽。所设计的极化器单元尺寸为0.4λK×0.37λK×0.27λK,可在K波段将入射x方向线极化波转换为右旋圆极化波,并在Ka波段将入射y方向线极化波转换为左旋圆极化波。实测结果表明:在保证入射角为0°~25°范围内,该极化器响应稳定,在K和Ka波段的工作带宽分别为9.8%(18.3~20.2 GHz)和7.8%(28.5~30.82 GHz)。     

磁窗的一种理论模型

本文简要地回顾了“磁窗”减轻再入通讯中断的机理。推导出线极化波,园极化波穿透磁等离子体薄层时,场量的传输矩阵。给出了功率反射系数及透射系数表达式。通过这种磁窗理论模型,模拟算出了为减轻或消除再入通讯中断所需要的磁场强度。并通过激波管上进行的磁窗模拟试验,证实了这一结论。     

新型单元的频率选择表面

在传统十字单元基础上,提出一种新型单元的频率选择表面(FSS)。分析传统十字单元FSS和新型单元FSS在大角度入射时的极化稳定性,并研究TM波入射角度变化时,中心频率的漂移及传输系数的变化。结果表明,传统十字单元FSS在45°入射时中心频率的极化稳定性很差,漂移量为406MHz,TM波由0°到45°入射时,中心频率漂移为448MHz;而新型单元FSS具有中心频率的角度稳定性,TM波入射角度由0°变到45°时,中心频率漂移量仅为28MHz,并且在大角度入射时具有中心频率极化稳定性。     

基于吸波超材料的微带天线设计

为缩减天线带内雷达散射截面,设计出一种频带较宽的超材料吸波体。该吸波体是由两层金属及其中间的有耗介质组成,上层金属是由刻蚀四个不同大小方孔的贴片形成的电谐振器,下层金属不刻蚀,作为整个金属地板。通过优化结构参数,得到了一种极化不敏感、宽入射角的超薄吸波体,吸波率达到97%,厚度只有0.3mm。仿真结果表明:通过渐变开孔,该吸波体吸波带宽大大扩展。相比普通微带天线,加载该吸波体后天线在工作频带内法向RCS减缩可达3~12.6dB,同时天线的增益也有较大提高。     

多层RAM涂层对任意入射角电磁波的反射特性分析

为了解决结构型吸波材料的分析和设计中所遇到的反射系数计算问题，从电磁场理论出发，导出了电磁波以任意角入射时多层雷达吸波材料（RAM）涂层的反射系数公式，此法简单易行，为结构型吸波材料的计算机辅助分析和设计提供了基础，同时给出了计算曲线的例子，通过实例计算分析了电磁波的入射角，极化状态等对反射特性和隐身效果的影响。     

TM波照射时喷气发动机进气道的极化散射矩阵

对ＴＭ波照射下喷气发动机进气道的极化散射矩阵进行了分析计算。通过将喷气发动机进气道等效成规则的圆波导腔结构，用多个波导模的叠加表示进气道内电磁场，并采用平面孔径辐射场的克希荷夫积分公式和电磁场互易定量，求得了进气道的极化散射矩阵，从而将复杂的腔体散射问题简化到只需求在规则波导模激励下喷气发动机终端的反射系数。所得结论对单、双站散射均适用。     

受Faraday旋转影响的极化SAR数据的校准

合成孔径雷达的极化校准的根本目的是校正各个极化通道的极化不纯度和通道间的不平衡量,而对于星载系统,还要考虑受到Faraday旋转引入的极化矢量偏移的影响。文章首先利用电磁数值计算的方法获得点目标的极化散射矩阵,利用Kroneker积的性质得到极化校准模型,从而得到极化校准矩阵。由于不需要得到各个通道具体的失真特性,以及Faraday旋转的具体大小,因此该方法更容易实现。最后利用计算机仿真,验证了该方法的有效性。     

单极化雷达的散射矩阵测量新方法及其外场实验研究

针对现有装备的雷达系统不具备极化测量能力,而开发专用极化测量系统复杂度高,设备量大代价高昂的问题,本文利用国防科技大学研制的瞬态极化雷达实验系统,研究并针对一种新的极化测量算法进行了外场验证实验。该方法不需要两路正交极化发射接收设备,仅需在目标稳定跟踪阶段利用波束在空域扫掠目标过程中极化状态发生变化的固有属性对目标回波序列进行采集和处理即可实现目标极化散射矩阵的测量,外场实验和数据处理结果验证了算法的正确性。该方法对于利用天线特性来解决设备量相对较小,跟踪制导体制下目标特性测量,反隐身目标、抗干扰,低空突防和对抗辐射攻击等重要问题提供了参考依据。     

太阳极紫外成像仪光学系统研制

文章针对太阳观测的物理需求,完成了角分辨率优于1″的太阳极紫外成像仪光学系统的研制。该系统采用经典卡塞格林光路结构。使用ZEMAX软件对所设计的光学系统进行分析,结果表明其在视场角±17′内的光斑均位于1个像素(13.5μm×13.5μm)范围内。在光学系统研制完成后,采用一种间接方法来检测光学系统角分辨率:首先利用ZYGO干涉仪检测光学系统的波像差,再根据检测的出瞳面上的波像差结果,计算出光学系统在19.5 nm工作波段的点扩散函数;结果表明,光学系统在视场角±17′的范围内,像素环围能量比均优于80%,在19.5 nm波段的角分辨率优于1″。     

自由空间中箔条云极化散射的多普勒谱特性

研究了自由空间中箔条云团极化散射的多普勒谱特性。建立了自由空间中箔条云团的扩散模型,并导出箔条云团等多普勒的解析表达式,得出其近似为等波程的结论。在此基础上,分析了任意极化电磁波激励下箔条云团反射场的频谱特性,并给出了箔条云团散射截面积在多普勒频移上的统计分布。     

FY—1C卫星高分辨率云图传输技术

介绍了FY－1C星传输系统的任务、方案、主要技术指标和组成。系统采用极化隔离加带外频谱抑制的方法，达到了信道隔离的技术指标。概述了星载记录器由磁带记录器向固态记录器转变的技术因素以及磁带记录器、FLASH和DRAM固态记录器的研制过程。简述了传输系统在轨测试和运行状况。