基于扫描旋转同步运动的三维成像方法

为满足在役战机隐身性能的快速检测需求,提出了一种基于垂直扫描、方位旋转同步运动的三维成像方法。成像系统主要由射频收发设备、收发天线对、竖直方向导轨、转台和数据处理终端构成。天线发射频率步进信号时,对转台上的被测目标进行水平旋转,同时,收发天线对在垂直方向上扫描被测目标。以点目标组合为例,通过理论分析和仿真计算,确定该成像系统的参数配置,比较不同参数配置下系统的三维成像性能。仿真结果表明:采用垂直扫描、方位旋转同步运动方法能够实现三维成像,该方法与经典圆柱面扫描方法相比,扫描时间可缩短92%,同时保持11 dB峰值旁瓣比率。所提方法具有测试效率高、系统搭建简单、易于调节的特点,为服役阶段的隐身飞机散射源诊断提供了一种有效的测量方法选择。

圆周均匀多相调制相关辐射计及其灵敏度分析

针对相关辐射计中由于运算放大器的零点漂移及增益起伏导致测量精度下降的问题,提出了在圆周上进行均匀多相调制的相关辐射计结构,利用最小二乘拟合方法对多相调制的测量结果进行处理,消除了运放零点漂移对相关辐射计测量偏差的影响。基于相关辐射计结构及噪声统计模型,推导了圆周均匀多相调制相关辐射计温度灵敏度的表达式,分析了系统灵敏度与调制阶数、增益起伏、调相误差的关系。分析表明:随着调制阶数的增加,增益起伏和调相误差对灵敏度的影响变小,圆周均匀多相调制相关辐射计的灵敏度趋于理想相关辐射计的灵敏度。

被动毫米波实时成像技术

被动毫米波实时成像技术在许多领域有广阔的应用。本文介绍了被动毫米波实时成像技术的特点、应用前景、工作体制和发展现状,并以用于人体安检的、采用了综合孔径辐射计技术的被动毫米波实时成像系统为例,详细讨论了其工作原理、系统设计、成像算法及成像实验等关键技术内容。所研制的被动毫米波成像系统实现了24帧/秒的成像速度,以及6cm@3m的空间分辨率和1-2K的温度灵敏度。

“微波探测成像技术及应用”专题前言

微波探测成像技术已经成为人类拓展自身认知世界能力的重要手段.电磁场与目标相互作用产生的目标散射场蕴含了目标外形、材料、姿态等重要物理信息,可用于目标特性的精确获取和识别.作为探测媒介的高精度、高分辨率的微波探测成像技术,是电磁场与微波技术领域的一个研究热点.微波频段(包括毫米波、太赫兹)电磁波对大多数介质的穿透性好,在复杂环境下的抗干扰能力强,加之其非电离辐射对人体的安全性,非接触的探测模式和高分辨率的探测性能,使微波成像技术在电子信息、航空航天和安全防卫等领域有着广阔的应用前景.

8mm波段二维综合孔径微波辐射计(BHU-2D)

介绍了二维综合孔径微波辐射计BHU-2D成像原理、系统构成及性能指标、校正方法、部分成像实验及其成像结果.BHU-2D工作在8mm波段,共有10个接收单元,天线阵列为T形结构,接收机为二次变频超外差结构,I/Q解调及相关运算采用了数字方式并通过软件实现,采用点辐射源校正方法及背景对消反演算法校正系统通道间不一致、相关偏置及混叠误差.目前,BHU-2D已经研制完成,并进行了系统测试及成像实验,得到了室内人工场景及人物场景的辐射亮温分布图像.

FDTD-PWS法用于分析毫米波透镜天线焦面场

提出一种新的节省计算空间的FDTD-PWS混合算法,并应用于透镜天线的焦面场分析.首先采用FDTD(Finite-Difference Time-Domain)求解得到聚焦透镜天线的口面场的幅度和相位分布,再通过PWS(Plane Wave Spectrum)外推至焦平面,求解得出焦面场分布.根据天线场分布的对称性,将PEC(Perfect Electric Conductor)和PMC(Perfect Magnetic Conduc-tor)边界应用于FDTD的仿真过程,使仿真模型缩减为原模型的1/4,进一步节省了计算空间.应用于毫米波聚焦透镜天线的焦面场仿真分析,并对其焦面场进行平面近场扫描测试,将仿真结果进行探头补偿后与实验数据作比较,证明该方法是精确和高效的.

瑞利索莫菲衍射与物理光学积分的应用比较

针对准光学中电磁场传播的计算问题,研究了从不同角度出发所采用的瑞利索莫菲标量衍射积分公式和基于矢量的物理光学积分公式内在的一致性与区别.首先从物理概念上区分这两种积分方法,然后在平行口面间电磁场传播的条件下,讨论两种积分公式的一致性.借助高斯波束传播解析解作对比,分别应用两种积分方法实现了高斯波束传播的数值仿真,给出了二者在处理电磁场传播问题时的精度与处理矢量衍射时的不同应用.

超高速碰撞微波辐射强度测量

针对超高速碰撞物理现象研究需要，为了确认超高速碰撞过程中的电磁辐射信号能作为超高速碰撞产生的可探测物理量之一，利用研制的8mm微波辐射计在中国空气动力研究与发展中心FD-18A超高速碰撞靶开展了超高速碰撞过程中的微波辐射强度测量初步试验研究。对试验测量方案进行了介绍，获得了弹丸超高速撞击半无限铝靶和半无限铜靶时产生的微波辐射强度测量试验结果。弹丸为Ф5mm的LY12铝球，撞击速度1．98～4．3km／s，撞击角为0°，结果表明：在本试验条件下，超高速碰撞产生了明显的微波辐射强度，材料的不同导致碰撞过程中产生的微波辐射强度差别较大。

近场散射与远场RCS的链条关系式

与远场RCS比较,近场散射问题更复杂、更普遍,且有重要意义。近场散射与远场RCS之间的关系是近场散射研究中的前沿课题之一。本文首先引用三天线概念,其次利用天线耦合公式及电磁场的互易定理导出简洁的链条关系式。最后利用线性系统理论中的基本概念对链条关系式作物理意义的解释。链条关系式在目标特性研究、远场和近场散射测量等方面有重要意义。

二维综合孔径微波辐射计误差分析

北航电磁工程实验室已经研制出的一套工作于8mm波段(34.07GHz)的10天线二维综合孔径微波辐射成像系统BHU-2D,其原理样机采用T形阵列。对其采用相关/不相关噪声注入法进行误差分析,实验结果表明:相关偏置的主要原因是采集板量化前的互相耦合;通道间相位不平衡误差为-53.89度,当积分时间为0.2秒时,其起伏不大于0.18度;由于采用数字解调,IQ非正交误差很小,可以忽略其影响,同时拟合出了条纹洗涤函数。

复杂目标角闪烁序列的混沌特性

角闪烁是寻的制导的主要跟踪误差源.国内外诸多学者对角闪烁进行了大量的理论和实验研究,主要探讨角闪烁与RCS的统计依赖关系,其一认为角闪烁与RCS有较强的负相关性,另一种看法是它们之间不相关,但又非独立.这种对角闪烁本质的认识尚处于探索中,本文从混沌动力学角度,分析角闪烁序列的非线性,并以混沌特征判据对角闪烁序列进行分析,提出复杂目标角闪烁序列具有混沌特性.

5G射频室内测试的关键技术

在简述5G移动通信对于射频测试提出新要求的基础上,着重介绍了测试成本小、不确定度低的5G射频室内测试方法,包括室内微波远区场模拟方法、室内真实工作场景模拟方法和无源互调测试方法,并重点分析了其中阵列天线法平面波模拟器、5G信道模型等关键技术。

射频与微波技术在安防领域的应用

射频与微波因其一系列独特的特性,对其他安防探测手段形成了有效补充,使得这项技术在安防领域的应用研究取得了飞速的进展,并已经在出入口人体安检、小型无人机捕获、周界安防以及电子射频识别(RFID)等场合发挥了重要的作用。在安防环境日趋复杂的今天,射频与微波技术在维护公共安全方面已经成为不可或缺的组成部分。

目标的微波散射成像方法

提出了一种适用于隐匿武器探测、打击走私以及公共场合安检的微波成像探测方法.该方法要求雷达在一个二维平面上扫描,即合成一个平面孔径,通过对雷达接收回波数据的合成孔径处理可以提高雷达的成像分辨率以及对目标的探测能力.雷达可以工作在准单站模式下且只需以单色波照射目标,利用接收到的目标的散射回波的相位和幅度信息重构出目标的二维像.提出了一种适用于近场条件下二维图像的重构算法,并对算法做了详细推导,利用该算法对模拟和实测数据进行了处理.结果表明该算法具有良好的空间分辨率和辐射分辨率,以及在不进行三维成像的条件下可以实现距离向目标的探测.

用于空间遥感的一种毫米波双通道准光系统

准光系统广泛应用于星载遥感系统中。北京邮电大学电磁场国际开放实验室以伦敦大学玛丽皇后学院发明的衍射高斯波束分析(Diffracted Gaussian Beam Analysis,DGBA)算法为基础,设计了可用于空间遥感的一种毫米波双通道准光网络系统,设计指标要求准光系统两路出射波束发散角均为10°(8.68dB波束宽为20°),旁瓣低于-25dB。该准光网络系统已在北京航空航天大学加工并实验测量。算法仿真和实验测量结果都验证了该设计的有效性。

BHU-2D干涉综合孔径微波辐射计反演算法研究

BHU-2D干涉综合孔径微波辐射计是北京航空航天大学电磁工程实验室研制的一套10单元、T形阵列、8mm波段二维干涉综合孔径原理样机,文章针对其在实验室环境下的快速傅立叶变换(FFT)反演算法和G矩阵反演算法进行了计算机仿真。在FFT算法中,分析了校正残余误差对反演成像的影响;在G矩阵算法中,分析了成像距离误差和可视度测量误差对反演成像的影响。最后用BHU-2D干涉综合孔径微波辐射计对"U"形人造目标进行了实际成像,实验结果和仿真结果取得了较好的一致性,结果表明在BHU-2D干涉综合孔径微波辐射计中FFT反演算法比G矩阵反演算法具有更好的实用性和稳定性。

新型的曲线内壁多台阶馈源喇叭设计

介绍了一种新型的曲线内壁多台阶馈源喇叭,这种喇叭结构简单,易于加工且通过优化内壁曲线可以获得良好的电气性能.喇叭的内壁曲线由两段简单的连续曲线组成,一段为正弦曲线,另一段为高斯型曲线.在75~110 GHz频带内,设计了一个多台阶喇叭并优化了喇叭的内壁曲线.优化后的喇叭具有优良的电气特性,在全频带内电压驻波比小于1.1,约为1.5：1的工作频带以及良好的波束轴对称特性.实际测试了多台阶喇叭的远场方向图,测试结果与理论计算结果有很好的一致性.

L波段矩形切角圆极化微带天线的设计

设计了一种工作在L波段(中心频率为1.6GHz)的圆极化微带天线,此天线在很宽的波束范围内实现了良好的圆极化特性(±60°角度范围内,圆极化轴比AR<3dB),天线采用传统的同轴线背馈的馈电方式,整体结构简单,制作成本低,并且实现了天线的低剖面性,具有广泛的应用价值。

基于Stolt插值的近场三维雷达合成孔径成像

提出了一种准单站模式雷达以步进频方式工作条件下微波三维全息成像算法,克服了传统成像算法要求远场条件的限制,通过对雷达接收目标回波数据进行合成孔径处理,提高了雷达成像的分辨力以及雷达对目标的探测能力.采用一种新的Stolt插值实现方法,提高插值精度、减少插值的计算时间,通过插值,可以利用快速傅里叶变换来实现目标三维图像的快速重构.给出了实验和模拟目标的三维图像重构结果,表明基于该插值方式的三维图像重构算法可以重构出目标的三维像,实现对目标的探测并具有良好的分辨率.

综合孔径辐射计偏微分方程近场图像反演算法

针对综合孔径辐射计傅里叶变换成像算法在近场条件下失效的问题,提出了一种基于局部自适应偏微分方程的精确数值图像反演算法.该反演算法根据待反演亮温图像的局部特征,在图像背景区域进行各向同性扩散来抑制噪声,在图像目标区域进行自适应扩散来保持图像边缘细节.近场仿真结果表明,该算法有效地降低了可视度测量噪声对亮温图像反演的影响.用一套8 mm波段二维综合孔径辐射计BHU-2D-U进行了成像实验,实验结果证明了该近场图像反演算法的有效性.