一种紧凑型电磁带隙结构双陷波超宽带天线设计

基于单EBG结构设计一种带有双陷波功能的超宽带单极子天线。以杯型贴片构成天线辐射单元,馈线处引入半圆开口谐振环-电磁带隙(Semicircular Split Ring Resonator Electromagnetic Bandgap,SCSR-EBG)结构,通过将半圆环型EBG结构开口,构成谐振回路,从而在EBG陷波频率的基础上产生第二陷波频率。与传统EBG结构相比,该结构紧凑,陷波性能明显,单个SCSR-EBG单元(0.13λc1*0.065λc1)可以有效消除WiMAX和WLAN两个频段干扰。仿真和测试结果表明,天线在陷波频段处驻波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)>10,通带内具有稳定的辐射特性,可应用于超宽带通信系统。

基于超磁致伸缩材料的高速倾斜镜的设计与应用

在目标跟踪系统中,由于大气湍流的影响导致光波振幅和相位起伏。为了提高跟踪性能,降低大气湍流造成的光斑倾斜成为了首要目标,而高速倾斜镜(FSM)则是达成这一目标的关键器件。文中介绍的高速倾斜镜利用超磁致伸缩材料(GMM)作为位移驱动元件,通过线圈的电流产生磁场控制材料的伸缩,从而驱动倾斜镜的偏转。该倾斜镜已经被应用于激光大气传输倾斜校正系统中,使湍流造成的倾斜减少了90%,光斑稳定度和光斑质量得到了明显提高。

大椭圆轨道SAR系统设计及关键技术研究

大椭圆轨道SAR(Highly-Elliptic Earth Orbital SAR)作为低轨SAR(LEOSAR)、中高轨SAR(MEOSAR、HEOSAR)的结合,具有观测范围广、时间分辨率高的特点,是非常具有应用前景的新型SAR系统。本文根据大椭圆轨道SAR的系统特点及优势,对大椭圆轨道SAR系统设计中的成像体制选择、工作参数选择、成像模式设计等进行了论述。针对大椭圆轨道SAR系统存在的特殊问题,对大椭圆轨道SAR的关键技术问题进行分析,提出了针对上升/下降时段、远地时段观测特点的高精度成像算法,并对大椭圆轨道SAR天线和空间环境适应性设计难点进行了总结。这些研究结果为大椭圆轨道SAR系统实现及应用提供有益参考。

电离层对星载P波段合成孔径雷达成像的影响

文章分析了信号载频、带宽、电离层总电子量(Total Electronics Content,TEC)以及闪烁强度等因素对于P波段合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像分辨率的影响,并进行了点目标成像仿真研究。仿真结果表明,在电离层中传播时SAR距离向分辨率与信号载频、带宽以及电离层总电子量大小密切相关,同时会导致SAR距离向图像偏移;方位向分辨率受电离层闪烁效应的影响,随着闪烁强度的增强,方位向分辨率逐渐降低,当处于强闪烁条件下时,方位向无法成像。

P波段星载SAR电离层衰减效应建模与仿真

本文分析了电离层衰减效应对于P波段星载SAR信号的影响,推导出影响模型。并根据模型指出了影响衰减大小的因素,仿真结果表明,电离层衰减强度与信号载频、电离层总电子量(Total Electronics Content,TEC)及电子碰撞频率密切相关,因此,在开展P波段电离层效应研究时,电离层衰减效应的影响不可忽略。

激光大气传输倾斜校正系统

在目标跟踪系统中,由于大气湍流的影响导致光波振幅和相位的起伏。为了能够精确地跟踪目标,首先必须消除大气湍流造成的光斑抖动。文中主要介绍了一种基于压电陶瓷(PZT)的激光大气传输倾斜校正系统,系统由两部分组成:探测系统和校正系统。探测系统使用可以直接探测光斑重心位置的位敏传感器(PSD);校正系统使用压电陶瓷驱动的高速倾斜镜。分析了系统的校正性能,实验结果表明:该系统具有良好的鲁棒性和实时性,跟踪精度可达到0.6μrad,对大气湍流引起的信标光斑抖动有很好的抑制作用,能够满足激光大气传输倾斜校正的精度要求。

高速倾斜镜建模与传递函数辨识

为了在光束稳定控制系统中更好地对高速倾斜镜(FSM)实现稳定、精确地控制,对于由超磁致伸缩材料(GMM)作为位移产生元件的高速倾斜镜,根据GMM材料的特性和倾斜镜的运动机理,经推导建立了倾斜镜的传递函数模型,并结合实测的倾斜镜幅频和相频响应特性,在Matlab软件中利用Levy法对倾斜镜的传递函数进行了辨识,得到了精确的倾斜镜传递函数。与实测结果相比,在中低频段,幅度辨识误差在0.3 dB以内,相位辨识误差在5°以内,结果表明:通过理论推导建立的倾斜镜模型是合理有效的,对于改善该倾斜镜在应用系统中的稳定性和精度提供了依据。

基于最小熵星载合成孔径雷达电离层效应校正

分析了电离层闪烁效应对低频段星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)方位向分辨率的影响,并基于相位屏方法进行了仿真研究.结果表明,随着电离层闪烁强度的增强,方位向分辨率逐渐降低,当处于强闪烁条件下时,方位向分辨率严重降低,甚至无法成像.利用最小熵方法对加入电离层闪烁效应误差的一副相控阵L波段合成孔径雷达(Phased Array L-Band Synthetic Aperture Radar,PALSAR)图像进行了校正,仿真试验结果表明,最小熵方法可有效校正电离层闪烁效应造成的方位向分辨率恶化的影响,校正后图像方位向分辨率得到了很好的恢复,接近原始无误差图像方位向分辨率,图像质量明显提高.

高分辨率星载P波段SAR系统参数设计

高分辨率星载P波段SAR系统由于工作频率低,相对带宽大,合成孔径时间长,电离层效应影响显著,对系统参数设计和选择提出了与常规星载SAR相比较高而独特的要求。为了获得高质量的P波段SAR图像,必须结合其特点对系统各项关键参数进行论证比较。提出了星载P波段SAR的系统分析流程,结合其特点分析了系统体制选择、工作频率和极化方式选择,给出了系统等效噪声系数、PRF、距离方位模糊、天线口径等关键参数的设计,仿真结果表明该文的结果在分辨率和观测带等关键指标上优于欧空局BIOMASS系统。论文的工作可为星载生物量观测P波段SAR系统的工程实现提供参考。

基于FPGA的抗辐照加固波控单元设计

针对静态随机存取存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)在星载波控单元应用中存在单粒子翻转效应的问题,提出一种基于自主刷新控制电路的抗辐照加固星载波控单元设计方案。该方案构建了以国产芯片BSV2CQRH为主的控制电路,对FPGA控制器XQR2V3000内部配置位定时刷新,采用低电压差分信号(LVDS)通信方式控制抗辐照LVDS接口芯片,完成与前级波控管理平台波控码的收发,同时控制晶体管晶体管逻辑门(TTL)驱动器以同步串行方式完成10路移相器内部波控码的更新。测试结果表明,3.125 MHz串行时钟频率下布相时间小于50 μs,采样脉冲下降沿均位于数据码元的1/2长度处,数据保持时间满足采样要求,实现了设计目标。

基于VPX总线的波控系统闭环测试台

针对某相控阵雷达波控系统在整机联试中存在的故障定位困难、排故效率不高的难题,本文给出一种基于6U-VPX总线架构的测试平台设计方案。该方案利用VPX总线I/O口丰富、可扩展性强、传输速率高等多重技术优势,采用基于Rapid IO交换的高速互连技术,实现了该波控系统波束控制计算机对20个波控单元共360个T/R通道的前向和后向自动化测试。与传统的基于CPCI总线的测试台相比,平均调试时间从1 w缩短到1 d,为相控阵雷达波控系统自动化测试工程设计提供了有益参考和借鉴。

星载P波段SAR电离层效应双频校正研究

背景电离层及电离层闪烁效应对星载P波段合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像质量影响严重。文章针对不同信号载频、不同带宽的星载P波段SAR系统进行研究,点目标仿真结果表明,电离层效应影响程度与信号载频、带宽密切相关。通过双频方法精确测量的电离层总电子量(total electron content,TEC)对脉冲压缩匹配滤波器进行修正可实现电离层效应的校正,有效提高P波段SAR图像分辨率,得到高质量SAR图像。

星载合成孔径雷达二维闪烁相位误差校正方法研究

分析了电离层闪烁效应对低频段星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)方位向分辨率的影响,并基于二维相位屏方法生成了距离向空变的闪烁相位误差.传统的相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,PGA)方法难以适用于二维空变相位误差校正,而本文基于闪烁相位误差在距离向具有连续性的特点,在一定规则基础上将整幅图像划分为若干个子孔径,对每个子孔径图像利用PGA方法进行相位误差估计,再将得到的各子孔径相位误差进行插值运算,从而得到整幅图像的闪烁相位误差.仿真结果表明:相比于传统PGA方法,子孔径PGA方法可以有效解决二维空变闪烁相位误差对图像方位向分辨率的影响,校正后的图像得到很好的恢复,方位向分辨率明显提高.

基于dsPIC的精跟踪控制系统设计

对精跟踪的驱动、检测和控制方法进行了研究。设计了精跟踪控制系统的驱动、检测和控制电路,并针对驱动电路的动、静态性能进行了测试研究,对检测电路进行了标定实验,对模糊自整定PID控制方法进行了研究。采用模拟扰动源对系统性能进行了测试,结果表明该系统有良好的精跟踪能力。

低频圆周SAR系统设计与试验验证

低频圆周SAR能够获取目标在各方向的散射特征,实现高于条带SAR的分辨率,从而显著提高对叶簇下掩蔽目标的检测、识别能力。本文首先分析了低频圆周SAR系统面临的关键问题,从多个方面开展了低频圆周SAR系统的设计分析,最后给出了低频圆周SAR系统的试验验证情况及典型试验结果。

多基线层析SAR系统基线设计研究

随着SAR三维成像技术的不断发展,多基线层析SAR在很多领域发挥着重要的作用。为了解决多基线层析SAR三维成像时的基线设计难题,研究了多基线层析SAR的层析向分辨率、竖直向基线总长度、无模糊目标最大高度。推导了竖直向基线总长度的表达式,最大无模糊高度和分辨率、基线数的关系式。并结合SAR系统,计算了三维成像时基线间距离、竖直向基线总长度、无模糊目标最大高度。结果表明,在频率、飞行高度、高程分辨率确定情况下,当入射角为45°时,竖直向基线总长度最小;竖直方向上目标的最大无模糊高度和入射角、基线间隔数、高程分辨率有关,若要获得较大的目标最大无模糊高度,则需增加基线数、降低高程分辨率、增大入射角。

一种测量石墨烯载流子浓度的光学方法

本文根据FritsZernike提出的相衬成像技术-红外相差显微镜,将有助于石墨烯将来的研究和应用。远红外至部分中红外波段,石墨烯相位的变化比强度的变化更加敏感,并且随着载流子浓度的增加,相位与强度的比值越来越大。根据上述原理,可用红外相差显微镜来检测石墨烯载流子浓度,这种方法能够高效、快速和方便地检测载流子浓度。这将为以后的石墨烯研究和应用带来便利。

太赫兹相差显微镜在石墨烯探测中的应用

本文基于相衬成像技术,利用太赫兹相差显微镜能够快速、简便的鉴别出石墨烯的层数,从而找到单层的石墨烯。本文研究了太赫兹相差显微镜探测石墨烯的原理,该探测方法研究石墨烯提供了另外一种选择。

叶簇穿透合成孔径雷达最佳极化方式试验研究

针对不同叶簇类型区域的隐蔽目标检测问题,利用飞行试验对比了圆/线极化P波段SAR系统在单冠和多冠2种叶簇类型覆盖下的目标探测性能,并对叶簇下目标信杂比(SCR)进行了量化分析.研究结果表明,对于单冠叶簇类型,HH极化目标具有最佳探测性能,VV极化次之,而受不同极化雷达波叶簇双程衰减及背景杂波的影响,HV、VH和4种圆极化的探测性能相对较差;对于多冠叶簇类型,4种圆极化均表现出良好的隐蔽目标探测性能,其中RR、LL极化最佳,RL、LR极化背景杂波相对较强,4种线极化图像中叶簇杂波较强,目标信杂比不高.这为叶簇穿透SAR系统设计和探测效能提升提供了参考.

VHF波段星载SAR系统电离层效应仿真研究

为研究VHF波段星载合成孔径雷达(SAR)系统,分析了雷达中心频率、信号带宽、电离层总电子含量(TEC)以及闪烁强度等因素对于VHF波段星载SAR成像的影响,并进行了仿真研究.仿真结果表明,在空间电离层中传播时,VHF波段星载SAR的距离向分辨率与雷达中心频率、信号带宽以及传播路径上的电离层TEC大小密切相关,同时由于时延的影响,还会导致SAR距离向图像发生移位,造成定位精度下降;方位向分辨率受闪烁效应影响严重,当处于弱闪烁或中等闪烁时,旁瓣抬升明显,且产生微小的移位,当处于强闪烁时,方位向分辨率明显降低,甚至无法成像.