微波短脉冲时域合成效率研究

功率合成是未来微波技术的重要发展方向之一,通常对于高功率微波雷达、超宽带雷达等新型系统,其辐射脉冲的宽度多在ns至数十ns量级,研究功率合成技术时不仅需要考虑合成单元输出相位的相干性,同时在时域上也必须考虑各短脉冲之间的延时抖动对功率合成影响。基于数理统计方法,推导计算了高斯和矩形两种典型脉冲在不同延时抖动分布特性下,微波短脉冲时域合成效率的理论预估公式,并将理论预估公式与数值模拟计算结果进行了对比分析,验证了理论预估公式的合理性,为后续微波短脉冲功率合成系统的技术研究提供了参考。

大口径反射面天线微波短脉冲辐射特性的频域分析方法

建立了等效基带模型的频域方法,分析了大口径反射面天线微波短脉冲辐射特性,理论推导了辐射场基带波形的重构方法。以Ku波段4.5m口径的单反射面天线为例进行仿真验证,重构出天线主瓣、3dB波束方向、第1,2,3旁瓣的辐射场基带波形。仿真结果表明:在主瓣和3dB波束方向辐射场波形与辐射源基带波形完全一致,但是第1,2,3旁瓣辐射场波形出现轻微畸变。

时域物理光学法计算目标的微波短脉冲散射

目标的短脉冲散射问题本质上是其宽带散射特性,从时域上获取短脉冲散射问题更为直接。时域物理光学方法具有计算速度快、物理近似意义清晰明确等特点,可直接计算电大尺寸目标的微波短脉冲散射的时域波形。介绍了时域物理光学的理论公式,通过三角型网格剖分建立目标模型,引入Radon变换计算目标的“冲击响应”,利用卷积计算获得目标的微波短脉冲散射时域波形。通过仿真算例进行验证,计算双导体球模型散射回波验证了该方法的可行性;计算大飞机的微波短脉冲散射波形展示了该方法处理电大尺寸问题的能力。用该方法计算的目标短脉冲散射回波波形可直接作为信号处理研究的输入。

大口径天线微波短脉冲辐射特性的数值分析

为使大口径天线能够正常辐射几十纳秒甚至几纳秒的微波脉冲,通过数值计算,获得了大口径天线主轴方向不同距离及偏离主轴不同角度处,辐射场波形脉冲宽度及电场强度幅值随微波激励脉冲宽度的变化关系;同时,还获得了不同口径尺寸天线辐射场波形脉冲宽度及电场强度幅值随偏离主轴不同角度的变化关系。结果表明:在口径天线远场条件下,天线主轴方向的辐射场波形无畸变;偏离主轴,辐射场波形会出现不同程度的脉冲展宽及幅值减小等波形畸变现象,偏离主轴角度越大,激励脉冲宽度越小,畸变越严重;在10dB波束宽度范围内,不同尺寸口径天线的辐射场波形不变。

大口径天线短脉冲微波辐射特性

为了开展大口径天线短脉冲微波辐射特性研究,建立了一套大口径天线微波短脉冲特性测试系统。该系统可产生快上升沿、脉冲可调(脉宽最短可到0.5ns)的微波激励脉冲、接收动态范围大于52dB。利用该测试系统进行实验,获得了不同微波激励脉冲宽度条件下,天线方向图和辐射场波形脉冲宽度变化曲线。测试结果表明:在天线远场距离处,改变微波激励脉冲宽度,对天线主轴辐射场波形基本无影响;而在偏离主轴处,辐射场波形会出现不同程度的脉冲展宽及幅值减小等波形畸变现象,偏离主轴角度越大,微波激励脉冲宽度越小,畸变越明显。

低仰角条件下短脉冲微波传播问题分析

在低仰角条件下,对短脉冲微波传播中出现的遮挡、多径到达和天线波束分裂现象进行了分析,分别应用透波屏模型、Fresnel半径模型和两路径模型描述这三种现象,结合工程实践估算其产生的影响,并提出了应对措施。