宽带高功率谐波雷达发射机的设计与实现

近年来雷达探测技术在各个领域发展取得了飞跃发展,广泛应用于军事、民用等方面,谐波雷达由于其非接触性、穿透性和便携性等优点而引发人们关注。为了提高发射机的探测距离分辨率和抗电磁干扰能力,提出了一种宽带高功率谐波雷达发射机的设计方案,对发射前端的功放、天线等关键器件给出了具体的设计过程。通过对谐波雷达发射前端系统的仿真与分析,实物制作与测试,验证了方案的可行性。

基于动态等效模型的谐波雷达标签设计

含有半导体器件的谐波射频标签是谐波雷达系统的重要组成部分.高效、小型化的标签有利于增大谐波雷达工作距离,拓展谐波雷达应用场景.针对器件金属-半导体结电压不处于零偏置条件时面临的器件等效模型准确性问题,该文提出一种根据结电容随结电压变化规律改进的动态等效模型,并采用将偶极子天线与印制非线性电路组合的标签实现方法.仿真与实测分析表明,新标签在目标频段内的回波信号强度相对原标签提升了约10 dB,天线长度缩短约23%,实现了高效小型化的设计目标.可见,动态等效模型为谐波雷达标签器件选型与设计优化提供了准确指导.

2.4/4.8/7.2 GHz三频段谐波雷达天线的研究与设计

研究设计了一种应用于手持式谐波雷达的三频段单极子天线。天线采用共面波导馈电,通过在单极子天线主辐射体加载L型辐射枝节、在接近主辐射体的接地平面开三角形切口的方法,使其谐振于2.4 GHz,4.8 GHz和7.2 GHz三个频段。同时,在距离天线10 mm处加载金属挡板,使天线辐射方向性增强,并能接收多个方向反射的电磁波。所实现的天线尺寸为54 mm×53 mm×1.6 mm,在三个工作频段上的带宽分别为0.51 GHz(2.35~2.86),1.39 GHz(4.17~5.56),1.46 GHz(6.17~7.63),能够有效覆盖谐波雷达全部的工作频段;由天线的峰值增益和辐射方向图可知,天线在工作频段内增益性能和整体辐射性能良好。

基于扩频方法的谐波雷达目标检测研究

针对谐波雷达探测非线性目标物,存在抗干扰能力差,虚警率高等问题,设计了一种基于扩频方法的谐波雷达收发系统。在发射端采用直接扩频的方法扩展信号的频谱,提高雷达信号的抗干扰能力。在接收端采用降采样滑动相关检测技术检测接收到的信号,完成对二次谐波信号的检测。相较于常规的滑动检测方法,当接收端抽取因子为4时,采用降采样滑动相关检测的计算量约为常规滑动检测方法的1/38,有效减少了系统的计算量。利用FPGA验证表明,雷达发射端合理有效,而接收机经过约50μs能检测到反射回的二次谐波信号。

昆虫谐波雷达在柑橘大实蝇行为学上的应用研究

本试验分别在橘园中的单株橘树和在整个橘园及它附近森林中,对昆虫谐波雷达的检测率和发现率进行研究,评估昆虫谐波雷达在橘园和森林中对初羽化柑橘大实蝇成虫的扩散行为能否进行有效的跟踪。结果表明,在2013年和2014年,在柑橘园单株橘树试验中,在5 m和3 m条件下,昆虫谐波雷达对带标签的初羽化的柑橘大实蝇成虫的总平均检测率分别为99.1%和100%。按降落位置和释放位置计算,带标签的柑橘大实蝇的总平均发现率分别为87.9%和71.6%。在2014年,在橘园和森林试验中,昆虫谐波雷达对带标签的初羽化的柑橘大实蝇成虫总平均检测率和总平均发现率分别为91.4%和77.8%。结果表明,昆虫谐波雷达对在橘园和森林中初羽化的柑橘大实蝇扩散行为能够进行有效跟踪。

昆虫谐波雷达的电子标签研究进展

昆虫谐波雷达是一种良好的跟踪昆虫运动的技术,但在应用之前需确定昆虫谐波雷达跟踪昆虫运动的电子标签适合性。本文从昆虫谐波雷达电子标签的制作材料及其类型、昆虫翅载和额外负载、电子标签的适合性、局限性和展望六个方面,来阐明电子标签的研究进展。其目的是为我国开展利用昆虫谐波雷达技术跟踪昆虫运动行为研究提供参考。

谐波雷达导引头目标识别技术研究

为解决空中来袭诱骗目标难于被导引头发现的问题,提出了用谐波雷达导引头进行目标识别的方法。根据目标的运动轨迹推导了目标谐波弹道系数模型,就不同的目标进行谐波弹道系数仿真,仿真结果表明通过比较谐波弹道系数的数值能够区分空中真实目标和虚假目标,由此验证了谐波雷达导引头在目标识别领域的实用性,为谐波散射理论在雷达导引头设计中的应用打下基础。

谐波雷达理论研究

本文对谐波雷达理论进行了深入研究，建立了非线性目标散射过程的模型，计算出了目标散射的三次谐波电压和功率，推导出了三次谐波雷达截面积和谐波雷达方程。由此得出一些对谐波雷达系统设计有价值的结论，并指出了需进一步研究的问题。

一种小型化谐波雷达引信天线及天线罩设计

为对谐波雷达引信提供天线实现方案,解决收发天线谐波频率跨越较大的问题,设计了一种收发为三次谐波关系的共口径引信天线,在空载武器系统受限的安装空间下,实现了X波段及Ka波段的前端近距探测。同时设计加工了一种嵌入式频率选择表面谐波双频窄带引信天线罩,经计算测试,天线罩实现了谐波频率窄带窗口选择,为谐波雷达体制引信抗强有源干扰提供了一种新的技术形式。

非线性目标特性和谐波雷达的研究

文章讨论了非线性人造金属结目标00产生谐波的机理,对其非线性特性作了深入的分析,得出了该类目标三次谐波功率与频率的关系,定义了谐波雷达目标的等效截面积和计算式,由此得出了谐波雷达方程,给出实例加以验证.

基于谐波雷达的新型裂缝传感器设计

基于谐波雷达原理,设计了一种工作在基频为f 0=2.45 GHz的无源无线裂缝传感器。该传感器介质基板采用0.254 mm厚的超薄型双面覆铜板,整体结构包括基频接收天线、谐波发射天线、整流倍频器、二次谐波带阻滤波器和发光报警电路。当传感器处于“断裂”状态时,二次谐波带阻滤波器枝节与传感器电路断开,此时传感器将二次谐波信号发送到阅读器实现远距离报警,同时传感器整流电路产生的直流信号将给后端发光报警电路供电以实现位置报警。当传感器处于“完整”状态时,由于二次谐波带阻滤波器短路枝节的存在,使传感器产生的直流信号无法给后端电路供电,且二次谐波信号无法到达阅读器进行报警。实验结果表明,在“断裂”状态下,当发射功率为20 dBm时,阅读器与传感器之间的工作距离可以达到5.5 m,传感器发光报警电路正常工作范围可达0.8 m。

一种宽带谐波雷达接收前端的设计

谐波雷达是一种对非线性目标进行探测和识别的系统。为了提高系统抗复杂电磁环境的能力,本文根据可变频发射谐波雷达探测系统的技术需求,提出了一种宽带谐波接收前端的设计方案。对涉及的合成扫频信号发生、基波抑制、镜像频率抑制、大动态范围宽带接收以及低噪声等关键技术进行了分析,提出了解决方案,对接收前端的关键器件给出了具体设计指标。通过对谐波雷达接收前端系统的仿真与分析,实物研制与测试,验证了方案的可行性。

近程谐波雷达的研究

该文对近程谐波雷达系统的工作原理,系统的构成,雷达作用距离方程,非线性散射体模型,距离分辨率,抗干扰性能作了分析。

基于自适应学习的谐波雷达探测技术研究

复杂背景下非线性目标探测对谐波雷达提出了更高要求。介绍了谐波雷达基本原理,研究了基于自适应学习的谐波雷达探测技术。对谐波雷达系统进行了详细设计,提出了基于自适应学习的谐波雷达算法,最后进行了实现。测试和鉴定结果表明,该设备能有效实现复杂背景下对非线性目标的探测和辨识。

MIMO组合波谐波雷达技术研究

针对传统谐波雷达自身信号泄漏大、虚警高、信噪比低、弱目标检测能力差、电磁兼容设计严格、系统复杂等问题,提出MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)组合波谐波雷达技术。研究了MIMO组合波谐波雷达工作原理,采用组合波接收方式,代替传统单发单收谐波雷达的二次谐波,建立了MIMO组合波谐波雷达信号模型,研究了MIMO组合波谐波雷达的成像原理及数字波束形成技术,并进行了仿真。仿真表明,MIMO组合波谐波雷达能够有效提高系统的隔离度,减少了系统设计的复杂度。利用了MIMO雷达的多自由度优势,有效提高了谐波雷达检测弱目标的能力。

双频谐波雷达接收系统研究

谐波雷达的特点是能够从杂波背景中根据目标辐射非线性的特性来探测有效目标。由于受到谐波雷达目标截面积较小的影响,谐波雷达探测距离较近。文章主要分析了谐波雷达的作用原理,设计了一种可以区别探测目标是否具有金属结或者PN结的谐波雷达接收系统,并对其系统组成部分进行了仿真及分析。

昆虫谐波雷达的发展和利用

本文从昆虫谐波雷达的基本原理、发展和利用、局限性以及展望4个方面出发,阐述了国外昆虫学者利用昆虫谐波雷达技术跟踪昆虫低空扩散飞行或步行的行为研究慨况,目的是为了尽快利用这种新技术,为我国农林业害虫综合治理服务。

基于便携式谐波雷达技术跟踪昆虫运动行为的应用方法

昆虫谐波雷达是一种良好的跟踪昆虫运动的技术。本文从成虫负载的电子标签确定、电子标签的制作、在环境中成虫的检测率和发现率测定、以及田间跟踪昆虫的运动轨迹的方法 4个方面,介绍昆虫谐波雷达技术跟踪昆虫运动行为的应用方法。目的是希望我国更多学者参与昆虫谐波雷达应用,为农林业害虫综合治理研究服务。

雷达昆虫学研究进展及应用前景

雷达昆虫学经过近50年的发展,取得一系列的重要成果。本文系统介绍了各类昆虫雷达的体制和功能,总结了相似体制天气雷达与昆虫雷达的主要区别,回顾了各相关国家雷达昆虫学的实践情况,归纳了昆虫雷达建制技术取得的进步,并展望了雷达应用的前景及其今后昆虫雷达建制技术的发展方向,以期促进我国昆虫雷达事业的发展。

超宽带昆虫雷达的信号处理与仿真

研究昆虫生态学中低空飞行昆虫监测的工程问题,提出了一种利用超宽带雷达的监测方法。首先采用对数周期偶极天线环形阵,设计各阵元天线虚顶点共圆的空心环调整阵列的物理孔径;然后利用振子加权矩阵选取有效振子,改进宽带信号空间谱估计算法并引入谐波雷达技术抑制干扰,从而获取低空飞行的不同昆虫目标的信息。采用仿真分析了空心环的角度分辨力,然后通过选取有效振子来改善到达角估计的问题,最后仿真了在信噪比不同的情况下两个尺寸大小不同的低空飞行目标的二维到达角估计,结果与理论要求一致。