一种和差波束可重构的微带贴片天线

本文设计了一种工作在TM03模式的单层方形和差波束可重构的开槽微带贴片天线。该天线由同轴探针馈电,没有复杂的和差网络和馈电结构。顶层辐射贴片上三个平行排布的矩形槽用于和波束方向图的旁瓣降低和增益增强。槽两侧的八个金属过孔用于产生差波束。底层金属地上设计了简单的二极管开关控制电路用于实现和波束与差波束的切换。测试结果表明,该和差波束天线的中心工作频率为3.53 GHz,-10 dB阻抗带宽为1.4%,和波束的增益为11.35 dBi,旁瓣电平为-22.9 dB,半功率波束宽度为45°,差波束的增益为9.62 dBi,零深深度为-17.95 dB。本文提出的和差波束可重构微带贴片天线结构紧凑,低剖面、高增益,且具有良好的辐射特性,易于在PCB板上与其他平面电路集成。

一种异形结构的低剖面单脉冲阵列天线

本文提出了一种基于异形结构的Ku波段低剖面单脉冲波导阵列天线。该阵列天线由开口波导辐射槽层、一分四耦合腔层以及不等分馈电网络层组成。采用空气波导结构和全并馈网络以实现宽带和高增益性能。阵列天线共有四组子阵列,对应四个输入口,从而实现了方位面和俯仰面的和差波束生成。此外,该设计还具有异形口径的阵列拓扑结构和9 mm的低剖面优势,可以满足实际工程的需求。由HFSS仿真结果表明,所设计的天线阵列回波损耗低于-10 dB的带宽范围为15.3 GHz-22 GHz,此带宽内天线的最大增益为26.8 dBi,口径效率最高可达到85%,具有较好的天线性能。

基于成像对消的抗压制干扰新方法

为了解决雷达抗压制干扰难题,提出了一种基于干扰成像对消的抗压制干扰新方法。基于虚拟透镜成像技术,采用和/差波束成像精确测定干扰角度坐标。根据测定的干扰坐标,采用点目标拟合压制干扰源,生成对应的阵列接收信号。通过对拟合的干扰及阵列信号进行干扰成像重建和对消,进而消除或降低压制干扰对目标检测的影响。最后进行了抗干扰仿真,仿真结果表明,所提方法能够有效对抗副瓣干扰和近主瓣干扰,同时对主瓣干扰也具有一定的对抗效果。

多波束相控阵天线角度测量方法

在雷达、通信、测控等领域中,基于相控阵天线的幅度和差单脉冲测角技术是基本方法,但该方法通过旋转法向方向图去近似表示子波束方向图,并用一阶泰勒公式近似表示子波束接收信号幅度,从而带来非噪声因素误差,最终导致目标角度估计精度不高。为此,通过相控阵天线同时产生两个形状相同但相互独立的子波束,旋转波束指向中心轴方向的方向图函数来确定两个子波束的方向图函数,并用高阶泰勒公式对子波束接收信号幅度进行近似,从而减少误差。仿真和硬件测试结果表明所提方法能够有效提高测角精度。

基于等效和差波束的相控阵雷达宽带信号测角方法

宽带信号可通过提取目标一维像来支持目标识别等需求,在现代雷达中的作用十分重要。然而,由于多散射点目标的宽带回波特性和相控阵雷达的宽带特性,宽带信号的检测与跟踪一直未能很好地在工程上实现。实际装备的宽带脉冲一般在窄带跟踪脉冲的中间插入。在多目标和宽带需求量大的场景下,这种宽窄交替的调度方式极大增加了雷达的资源消耗,削弱了雷达多目标能力。文中提出了一种基于宽带等效和差波束的相控阵雷达宽带信号测角方法。该方法对宽带信号带内多个频点的接收和差波束做等效拟合,形成等效和差波束,进而通过等效和差波束形成宽带角敏曲线。将该方法应用于某相控阵雷达开展飞机和卫星等实际目标探测,验证了方法的有效性。

一种改进型分支线式宽带带线和差器的研究

文中研制了一种X波段改进型分支线式宽带带线和差器,该分支线式的和差器是由多段四分之一波长线组成的多环魔T,且各四分之一波长段的长度、线宽可调节。通过理论分析和三维电磁仿真优化四分之一波长参数及环路级数,得到了X波段40%频带内幅度一致性优于±0.15 dB,相位一致性优于±1.5°,和差隔离度优于33 dB的和差器。并通过实物验证得到和差器在同频带内幅度一致性优于±0.2 dB,相位一致性优于±2°,和差隔离度优于27.5 dB。最后结合工程应用,通过理论分析、三维电磁仿真构建了平面式宽带和差波束形成网络,得到X波段40%频带内和、方位差、俯仰差波束幅度一致性优于±0.3 dB,相位一致性优于±2.5°,和、方位差、俯仰差之间隔离度优于34 dB。

An array of two periodic leaky-wave antennas with sum and difference beam scanning for application in target detection and tracking

An array of two substrate-integrated waveguide(SIW) periodic leaky-wave antennas(LWAs) with sum and difference beam scanning is proposed for application in target detection and tracking. The array is composed of two periodic LWAs with different periods, in which each LWA generates a narrow beam through the n=-1 space harmonic. Due to the two different periods for the two LWAs, two beams with two different directions can be realized, which can be combined into a sum beam when the array is fed in phase or into a difference beam when the array is fed 180?out of phase. The array integrated with 180?hybrid is designed, fabricated, and measured.Measurement results show that the sum beam can reach a gain up to 15.9 dBi and scan from-33.4?to 20.8?. In the scanning range, the direction of the null in the difference beam is consistent with the direction of the sum beam,with the lowest null depth of-40.8 dB. With the excellent performance, the antenna provides an alternative solution with low complexity and low cost for target detection and tracking.

一种改进的U⁃V空间测角方法

两维相控阵雷达通常采用单脉冲和差波束测角实现对目标角度的测量和跟踪。对于矩形阵列,通常在U⁃V空间下对不同频率进行归一化,只需在方位和俯仰向各建立一条误差曲线即可完成单脉冲测角,减少了运算量和存储空间。本文针对圆形阵列无法仅用方位和俯仰各一条误差曲线进行测角的缺点,提出了一种改进的U⁃V空间和差波束测角曲线的建立和使用方法。该方法采用多条测角曲线迭代逼近的思想,实现简单、运算量小,能够提高角度的测量精度。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。

基于小角度V形腔光谱合束的半导体激光器和频

通过小角度V形腔外腔光谱合束将两个808 nm半导体激光器合束,提高半导体激光器的输出功率及光束质量。两个合束单元分别工作在795.8 nm和800.5 nm,将所获光束通过非线性光学方法进行频率转换。外腔光谱合束实现输出功率为6.5 W快慢轴光束质量M^(2)=2.2×18.5的光束输出,所获光束慢轴M2因子相较于自由运转单管激光器提高了30%,外腔光谱合束效率为83%。基于所获光源,实现了半导体激光器小角度V形腔外腔光谱合束和频,获得输出功率为18.3 mW波长为401.0 nm的蓝光输出,和频效率为0.28%。

主瓣伴随干扰下数字子阵雷达和差波束测角方法

针对数字子阵体制雷达在强主瓣干扰存在情况下弱目标的到达方向DOA估计问题,提出了一种和差波束测角方法。首先,建立了多子阵和差波束结构下的主瓣干扰与目标回波的接收模型。然后,根据目标回波与干扰信号在时域上的不相关特性,对每个子阵列采用盲源分离算法分离目标回波与干扰信号,进而联合各子阵分离的目标回波/干扰信号,采用单脉冲测角技术实现目标/干扰DOA估计。最后,通过数值仿真实验验证了分析算法的有效性及性能。

基于空间分集的多阵列天线智能切换方法

随着数字信号处理技术的发展,基于数字波束形成(Digital Beamforming,DBF)技术的共形相控阵天线已成为全空域多目标测控的主要解决途径。随着测控站与目标的相对位置变化,共形相控阵中用于接收遥测信号的有效天线阵元会进行切换,切换过程中常常会因切换时延和遥测信号失锁造成数据丢帧现象,致使遥测接收数据不连续。针对全空域多目标系统中对测控目标的连续跟踪测量需求,提出了基于空间分集的数字相控阵天线智能切换策略和信号处理解决方案,给出了天线切换具体实现方法,并对天线切换进行了模拟测试和效果验证,可为数字相控阵全空域多目标跟踪测量提供借鉴思路。

多通道相控阵天线数字波束合成技术及实现

本文针对多通道相控阵天线数字波束合成的需求,研究多通道阵列波束数据采集和实时处理技术,实现了基于FPGA的多通道数字波束合成系统,完成了对16路阵列信号的数据同步采集、方向图波束合成、数据快速传输与实时处理。实验结果表明:该技术具备良好的工程可实现性,且实验系统工作稳定,合成的方向图各项指标能真实地反映多通道相控阵天线的性能优劣。

融合经验反思机制的教与学优化算法

针对传统教与学算法存在易陷入局部最优、收敛速度慢和求解精度低等问题,提出一种融合经验反思机制的教与学优化算法(empirical reflection teaching learning based optimization,ERTLBO)。首先在教学阶段引入经验反思机制,遴选精英个体引导普通个体向教师靠近,提高班级整体水平,从而提高算法全局探索能力。其次在学习阶段引入动态自适应权重,能够根据学生的适应度值对位置进行自适应扰动,进而实现个体位置的动态更新,提高算法跳出局部最优的能力。仿真实验选取23个基准测试函数对ERTLBO同其他变体和流行算法进行性能测试。实验结果表明,ERTLBO算法具有更好的寻优性能和求解稳定性。最后,通过2个工程设计问题进一步验证ERTLBO解决实际问题的有效性和优越性。

机载雷达单脉冲前视成像算法

单脉冲技术通过比较单个脉冲多路回波信号的信息实现对目标角度位置的精确测量,广泛运用于跟踪雷达中。将其运用于成像中可以实现合成孔径雷达(SAR),多普勒波束锐化(DBS)等技术难以实现的前视成像,针对这一点,提出了一种单脉冲前视成像算法。实测数据处理结果表明,这种方法与实波束成像相比,可以显著改善图像质量,具有很高的实用价值。

微弱信号源的和波束定向方法与分裂波束定向方法的性能比较

本文讨论水下辐射噪声源的精确定向问题,给出被动声纳和波束定向与分裂波束定向方法的性能比较。指出在一定信噪比下,分裂波束精确测向技术比和波束定向技术具有较高的定向精度。但是,随着信噪比的下降,两者趋于一致。推导了估计定向精度的分析表达式,给出在直线阵和圆弧阵情况下,延时估计和声源入射角偏差之间的换算公式和数值模拟结果。同时给出数字式声纳用以计算入射信号左波束和右波束数据的互谱来实现分裂波束定向的方法。

一种基于和差波束的机载SAR定位方法

机载SAR绝对定位技术可以直接对地面目标进行定位,无需地面参考点,对于军事及民事应用具有重要的实用价值。该文提出一种新的机载SAR对地定位方法,主要研究在无地面参考点的情况下,利用和差波束SAR图像直接对地面目标定位,获取地面目标3维坐标信息。论文分析了载机速度、高度及测角误差对定位精度的影响,并与传统基于距离多普勒模型的定位方法进行了比较,最后通过仿真实验验证了该定位方法的有效性。

6.2W外腔和频589nm黄光激光器

报道了一台800Hz,6.2W外腔和频的589nm黄光激光器。基频激光器均采用双棒串接平平对称腔,增益介质为Nd:YAG晶体,采用声光调Q方式分别获得11.1W的1 064nm激光和12.6W的1 319nm激光。和频晶体采用三硼酸锂(LBO),尺寸为4mm×4mm×30mm,采用Ⅰ类非临界相位匹配。将两束激光通过分光镜合束,聚集后注入LBO晶体,获得589nm黄光最大输出功率为6.2W,脉宽为50ns,和频效率26.2%。x方向和y方向的光束质量平方因子分别为3.20和3.61。

X射线TICT在复合材料工件检测中的射束硬化拟合校正研究

X射线TICT中,X射线透射物质时,发生了能谱硬化现象。使图像重建时出现伪影。因此必须进行修正。文中对X射线硬化现象进行了分析,探讨了X射线TICT在检测复合材料工件中,X射线射束和与透射厚度的关系,并根据Beer定律和X射线与物质作用的特点,通过获取X射线射束和数据,首先拟合出射束和与透射厚度的关系式,然后推导出X射线射束和校正为单色射线射束和的等效厚度与透射厚度的关系及其等效方法,最终得出X射线TICT在检测复合材料工件中X射线等效单色射线的衰减系数的射束硬化拟合值,再对此衰减系数拟合值进行卷积反投影重构,即可有效消除X射线TICT在检测复合材料工件中射束硬化造成的影响。

基于聚类算法的最优子阵划分方法研究

系统研究了大型阵列雷达中的最优子阵划分问题.分析了权矢量逼近准则下最优子阵划分方法的理论基础,得出最优子阵划分方案是否具有邻接性的判断依据,同时提出了一种新的子阵划分方法.与传统的基于聚类算法的子阵划分方法相比,新方法能够进一步减少权矢量逼近误差,获得更优的波束性能.在给定面阵结构及和差波束形成框架下,对提出的新方法进行仿真分析,并与两种传统的子阵划分方法相比较,验证了新方法的有效性.

工业CT在工件检测中X射线硬化校正

X射线工业CT中,由于X射线能谱具有多色性,X射线在透射物质时,能量较低的射线优先被吸收,X射线能量越高,衰减系数越低。也即较高能量的X射线的衰减系数比较低能量的X射线的衰减系数小。射线随透射厚度增大,变得更易穿透,也就是发生了能谱硬化现象。由于射线硬化现象使图像重建时出现伪影,因此必须修正。文中对X射线硬化现象进行了分析,探讨了在均匀物质中,X射线射束和与透射厚度的关系。并根据Beer定律和X射线与物质作用的特点,通过获取X射线射束和数据,拟合出射束和与透射厚度的关系式。然后得出在同一透射厚度时,X射线射束和校正为单色等效射束和的关系及其等效方法。最终得出X射线等效单色射线的衰减系数的拟合值。再对此衰减系数拟合值进行卷积反投影重构,即可有效消除X射线射束硬化的影响。