破碎波与重力波相耦合海面的微波多普勒雷达散射特性仿真分析

海洋中不仅存在满足频散关系的自由短波,还存在由中尺度波发生破碎后生成的短波。微波电磁波和上述两种短波均能发生布拉格散射。为验证破碎短波的回波多普勒特性,通过构建自由波、破碎短波及重力波相耦合海面的X波段多普勒雷达复合海面散射模型,研究了该模型下不同入射角、不同风速和不同方向的回波多普勒谱。结果表明:破碎短波的存在可以有效地解释雷达在中等入射角和掠射角,以及顺风和逆风照射海面后回波多普勒谱的不对称性;此外,通过不同条件下的回波分析,进一步揭示海面波动对雷达散射特性的影响机制。研究结果可为相干微波雷达复合海面散射机理提供重要的理论支撑。

船舶航海雷达海浪参数反演技术研究

船舶航海雷达海浪参数反演技术是一种利用船舶搭载的雷达设备,对海浪参数进行监测和分析的技术。通过分析雷达回波信号的特征,可以反演出海浪的高度、周期、方向等参数,从而帮助船舶进行航行和避免海浪对船舶造成的影响。船舶航海雷达海浪参数反演的关键技术包括雷达信号处理、海浪参数反演算法、海浪特征提取、数据校正和验证、实时监测和预测等方面,这些技术的发展和应用将为船舶航行提供更准确的海浪信息和指导。本文重点介绍X波段航海雷达的海浪探测原理及海浪信息采集与特征反演过程,对于改善基于雷达的海浪参数反演技术有重要意义。

X波段驻波直线加速管仿真设计与研究

近年来医疗和工业应用领域对小型化电子直线加速器的需求日益增多,本文以2.3 MW多注速调管作为微波功率源,设计了X波段轴耦合双周期π/2模驻波加速结构,工作频率为9.3 GHz,利用电磁模拟软件进行设计优化,计算结果表明输出能量可实现4 MeV/2 MeV/1 MeV三档能量可调,加速管总长为230.9 mm。实现三档低能电子均可在同一加速管上获取,相较之前研制的S波段4 MeV加速管,总体管长缩短16.64%,配套的屏蔽组件重量及尺寸均减少50%以上。

三亚湾X波段雷达海浪比测试验研究

近年来,X波段雷达已经成为重要的海洋现场观测设备,应用越来越广泛,但其在复杂天气条件下的观测准确性还需要进一步探讨。因此,为了验证X波段测波雷达对于海洋波浪的观测性能,对安装于我国三亚市三亚湾的X波段雷达设备及布放在该区域的波高仪进行了海浪比测试验,通过对压力测波与X波段雷达测波两种不同探测机制在不同海况下实际海浪观测数据结果的分析可以得出:X波段雷达对于海浪观测的结果较为理想,与压力测波结果相关性较高,在不同天气条件下,均能够准确地反演大范围海域的海浪信息。根据研究结果,X波段雷达的波浪现场观测数据完全可以达到海洋环境监测的要求。

X波段T/R组件波控运算芯片设计

介绍了一种X波段相控阵雷达T/R组件波控运算芯片的设计。芯片中包含乘法器、加法器、E2PROM、串并转换、运算控制、输出控制等功能模块,具有高速运算、可扩展、小型化等特点。文中详细论述了雷达对波控芯片的需求、工程计算、实现方案和关键技术,为X波段相控阵雷达T/R组件的工程实现提供了保障。

新型微带交叉耦合环微波带通滤波器

设计了一种新型交叉耦合结构带通滤波器,采用了凹槽环形式谐振器,使得获得同样的耦合系数新型结构相邻两环间的距离明显减小,因此这种滤波器具有小型化的优点。通过在传输函数中引入了两个传输零点,使得此种结构的滤波器具有更高的品质因数。利用电磁软件CST的分析给出了此种结构的耦合系数的结构参数,设计了一个工作在X波段的该结构带通滤波器,尺寸为5.9mm×5.9mm,带外抑制为25dB以上,带内插损为3.2dB,最后的实验结果与仿真曲线一致性较好。

X波段雷达在海面动力环境监测中的应用研究

论述了X波段雷达在海面动力环境监测中的应用。利用X波段雷达提供的有效数据对海面动力环境的诸要素进行测量,如海浪的波高、波向、波长与波周期,海流场的流速和流向以及海面周围的风场等。

f-x域算子外推去噪技术研究

在对f-x域预测滤波去噪技术深入研究的基础上，本文提出产工域算子外推去噪技术。f-x域算子外推去噪技术的假设前提和数学原理与f-x域预测滤波去噪技术大致相同。不同之处是它利用了有效反射信号和线性（或近似线性）干扰波的道间时差及能量的差异，以及有效信号同相轴的所有频率成分具有相同时差的假设条件，运用信噪比较高的中频段频率成分外推来求取高、低频带的预测算子。利用求得的预测算子进行预测滤波去噪处理，可使掺杂在有效地震反射数据中的随机噪声和线性（或近似线性）干扰波同时得到压制，同时还能使有效信号的高频成分得到较好的保护。

2009年夏季东沙群岛附近内孤立波的现场观测

通过对东沙群岛附近2009年夏季测到的三个孤立波事件的分析,结合现场的X波段雷达、ADCP和CTD观测,发现内孤立波经过时,伴有突发性强流,最大水平东西分量U大于0.5 m/s,周期大约15 min,各深度层海流均为西向。第三个孤立波事件中,雷达后向散射影像中包含至少4个亮条带,其中最后的条带雷达表面信号最强。而内波表面信号强弱不仅与内波的振幅有关,还可能与潮流、混合层深度等环境条件有关,该研究可加深对内波遥感观测的理解。

双频相对论返波振荡器的数值模拟

提出了X波段双频两段式同轴相对论返波振荡器的物理模型,推导了该结构在冷腔时的TM0n模式色散方程,数值求解了两段式同轴波纹慢波结构TM01模色散曲线;用粒子模拟软件对其结构和电磁参数进行分析研究,优化得到的结构参数为第一、二段分别为10个和4个周期数,周期长度分别为0.50 cm和0.73cm,波纹幅值分别为0.13 cm和0.21 cm,平均半径为2.9 cm,同轴间隙为2.1 cm。结果表明:在环形相对论电子注电压为510 kV、电流为9.4 kA,引导磁场为0.7 T的条件下,器件得到了X波段稳定的高功率双频微波输出,其平均功率约为0.75 GW,平均功率效率为15.6%。

X-波段轴耦合驻波电子直线加速管物理设计与研究

为发展结构更加紧凑的小型电子直线加速器，进行了Ｘ－波段驻波电子直线加速结构的研究。采用π／２模轴耦合驻波加速结构，频率为９３００ＭＨｚ；不使用任何外加聚焦器件，应用交变相位聚焦技术，使射频场在纵向聚束和加速的同时，实现横向聚焦。设计了工作频率为９３００ＭＨｚ、管长约１５０ｍｍ的２ＭｅＶ轴耦合驻波电子直线加速管，给出了加速管物理设计参数。热测出束实验，馈入微波功率０．６８ＭＷ，负角注入１７ｋｅＶ电子束，得到脉冲流强＞９０ｍＡ、能量达２．４ＭｅＶ的电子束，俘获效率好于３０％，出口束靶点直径＜１．４ｍｍ。

X波段多频相对论返波振荡器的粒子模拟

采用过模同轴波纹型返波管,其互作用区由2段周期不同的波纹慢波结构组成,利用粒子模拟软件MAGIC进行数值模拟,得到了X波段稳定的3个频率微波输出。粒子模拟的结果为:在强流电子束电压为570 kV,电流为11.4 kA,引导磁场为0.72 T的条件下,获得的3个频率分别为9.575,10.025和10.475GHz,总微波功率为1.0 GW,效率为15.4%。通过对电压的调节,进一步获得了4个频率的微波输出。

基于X波段雷达获取东沙群岛附近内波的传播速度

根据2009年6月24日15时40分至25日16时40分"科学一号"考察船在东沙岛东北部陆架上K106站进行的长达25 h的X波段雷达、温度链、声学多普勒流速剖面仪(ADCP)同步观测数据,在该海域利用Radon变换技术获取了本次观测到的内孤立波的传播速度。利用该孤立波到达前30 min的ADCP流速值,计算得到内波传播方向上的背景流流速为0.04 m/s。最终得出该孤立波的传播速度为3.04 m/s,传播方向约为297°。基于同样的处理方法,求解了本航次中获取的南海东北部陆架处其他站点部分内波的波速信息。南海东北部陆架处内波,主要向西或西北方向传播。本研究对增进东沙群岛附近内孤立波传播特征的认识,具有重要意义。

利用X波段雷达图像估计有效波高

海浪有效波高与雷达的海杂波强度有关,但是无法直接由雷达图像得到。借鉴运用SAR图像计算有效波高的方法,即假设有效波高与雷达回波强度信噪比的平方根成线性关系,可以由X波段雷达图像计算得到海浪的有效波高。将在小麦岛和南海分别进行的岸基试验和船基试验获得的浮标资料和雷达资料结合起来分析,结果表明用X波段航海雷达测量有效波高的最大误差不超过9%。

一种X波段高功率多通道发射系统设计

在有源相控阵雷达为应用背景下,文中设计了一种以X波段发射组件为核心的发射系统,每个发射组件为发射系统的一个通道。发射组件是基于MMIC和MCM技术实现。该子阵输出功率>80 W,通道间幅度一致性<0.5 dB,具有连续波工作、体积小、发射功率大、可靠性高和一致性好等优点。

X波段长脉冲高功率微波产生的实验研究

获得长脉冲高功率微波(HPM)输出是HPM源技术追求的重要目标之一。从物理机理上分析了影响慢波结构HPM器件实现长脉冲HPM输出的因素,并利用长脉冲脉冲功率源和过模慢波结构HPM器件,开展了X波段长脉冲HPM产生实验。实验中,采用介质-铜阴极,并在慢波结构表面镀Cr,在导引磁场约0.7 T、二极管电压约400 kV、电流约10 kA、束流脉宽200 ns的条件下,获得了功率500 MW、脉宽约100 ns、主模为TM01的X波段长脉冲HPM输出。对实验结果的分析表明,脉冲功率源与HPM器件的阻抗不匹配,是导致HPM器件输出微波脉宽比电子束脉宽短、以及HPM器件输出微波功率效率较低的主要原因。

利用X波段雷达提取海浪信息的分析

利用X波段雷达海浪信息提取系统,通过对龙口屺姆岛海域岸基试验数据分析,获得了有效波高、主波频率、主波波向等海况参数,并和该区域的浮标数据进行了比较分析,结果表明利用X波段雷达系统能够有效地获得海况信息。

基于X波段雷达的台风浪观测分析

对比分析了博贺海洋气象观测站2008年7月11日—10月8日期间X波段雷达WaMoSII和浮标观测的三个台风过程的波浪资料,结果表明:在台风登陆前后的高海况下,两种资料的有效波高和平均波向的大小和变化趋势均吻合较好,并且有效波高的相对差异小于平均波向,而在台风来临的前期和后期消退阶段,有效波高和平均波向的大小有一定的差异,但其变化趋势仍具有较好的一致性。

基于X波段雷达的海洋动力学参数提取算法初步研究

从X波段船舶雷达记录的连续雷达图像中,可以获得海浪频谱和海流的信息。在不存在海洋表面流的情况下,雷达图像的三维频谱分布在由静水色散关系确定的平面轨迹上。海流的存在会使三维频谱的能量分布产生相应的多普勒频移,对此频移进行最小二乘拟合,可以确定海流的大小和方向,进而得到有向浪高谱。本文基于通用的海浪谱和方向函数,在考虑阴影调制的情况下仿真海面X波段雷达图像序列,分别对无海流和有海流作用下的三维频谱进行了数值模拟,通过海流产生的多普勒频移拟合出海流,并获得二维图像谱。最后分析了McMaster大学X波段雷达的实测定向海面回波数据,获取了海浪的一维图像频谱。

基于Radon变换获取东沙群岛附近三个内孤立波的传播速度

由于大振幅非线性内波对东沙群岛附近的海上石油平台具有很大的破坏性,已有多名学者对该海域的非线性内波的传播波速进行了研究。主要根据2009年6月24日15时40分至25日16时40分"科学一号"考察船在东沙岛东北部陆架上K106站进行的长达25 h的X波段雷达、温度链、ADCP同步观测数据,在该海域利用Radon变换技术获取了本次观测到的内孤立波的传播速度。利用孤立波到达前30 min的ADCP流速值,计算得到内波传播方向上的背景流大小为0.04 m/s。最终得出6月24日22时30分时的内孤立波传播速度为3.04 m/s,传播方向约为297°;6月25日8时30分的内孤立波传播速度为2.73 m/s,传播方向约为289°;6月25日12时内孤立波的传播速度为2.59 m/s,传播方向约为283°。第一个孤立波与后两个孤立波,在振幅和速度大小上存在明显不同,其生成机制也可能不同。