卫星天线测量的近场扫描技术

一、概述 近场测量是新近兴起的一种测试天线特性的新方法,它包括缩距技术,聚焦技术、外推技术和解析技术。仅就解析技术而言,就有波动光学祛、电流分布法和模式展开法(即本文所述的近场扫描技术)。     

近场口径场变换的MoM-PWS方法

提出了近场诊断测量中实现近场 -口径场变换的MoM PWS方法。该方法基于矩量法和平面波谱理论 ,通过特殊的矩阵方程将被测天线口径场与由近远场变换获得的远场方向图联系起来 ,采用FFT技术和空间域的Fourier重构法求解口径场的幅相分布 ,从而能够修正探头的效应 ,避免了忽略衰减波对口径诊断精度的影响。通过数值模拟和诊断实验 ,说明了MoM PWS方法的正确性、有效性和工程实用性     

柱体宽带声全息技术的仿真与误差分析研究

基于声强测量的宽带声全息技术(BAHIM)是由近场声全息(NAH)领域脱颖而出的一项新技术,它由全息面上互相垂直的两个切向声强分量计算出全息面上的复声压相位,得到全息面上复声压,再进行NAH处理.针对水中圆柱体的噪声源识别问题,给出了该方法在柱体中运用的基本原理,利用所编制的程序进行了仿真验证,对算法的误差分析及抑制措施进行了研究.研究结果表明,柱面内BAHIM技术在水中柱形声源内辐射声场的重建噪声源识别和定位中有着明显的优势.     

聚焦波束形成声图近场被动定位技术仿真研究

介绍了一种近场高精度被动定位方法——聚焦波束形成声图定位。针对全方位扫描声图定位计算量大的问题,提出了先利用中阵测向再对测得方位附近小角度进行扫描的方法,可有效减少计算量;针对单一频段存在声干涉现象提出了分频段融合的方法,可有效抑制因阵形产生的声干涉,降低声图旁瓣;为了克服多途干涉对声图质量的影响,分别采用了虚拟时间反转镜和虚阵抗多途测量技术,均能很好地抑制多途。以水平线阵为模型的仿真结果表明,聚焦波束形成技术能够实现被动目标的近场高精度定位。     

近场散射测量中的天线方向图修正技术

针对近场散射测量中由于天线方向图照射的不均匀性,在近场数据外推后难以获得目标准确雷达散射截面(radar cross section, RCS)的问题,提出基于近似函数的天线方向图修正方法,在近场数据外推的过程中对天线方向图进行补偿,从而提高目标RCS测量的准确性。首先推导了近远场变换的计算过程,然后根据收发天线照射目标的角域,分析了与天线方向图吻合的近似函数,通过对近似函数的傅里叶级数展开修正了天线方向图的影响。仿真结果表明,对于不同的天线方向图,该方法在近远场变换过程中具有良好的修正效果。实验分别对点目标和线目标进行了验证,结果表明了方向图修正外推方法的有效性和准确性。     

射频仿真中的双近场效应

简要阐明了射频仿真中的两种近场：“单元近场”与“三元组近场”的区别,以及单元近场对目标仿真精度和逼真度的不良影响。文中,对认为“近场误差都是可修正的”两种值得商榷的观点进行了讨论。最后,得出了几点基本结论。     

基于耦合目标的近场双站散射测试方法

对于近场散射测试中存在多次耦合目标,从近场数据外推远场雷达散射截面时,需要完备的双站散射信息。传统的双站散射测试方法中,远场观测点的数目等于扫描面上的天线数目,测量所需时间成倍增加,难以工程化。因此,根据截断角域的选取原则,结合采样间隔设计了一种“一发多收结合转台旋转”的近场散射测试方法,用以验证“多发多收”双站模式的近远场外推方法的有效性和误差大小。通过在微波暗室对二面角进行测试,验证了该外推算法的正确性以及实验系统的可行性。     

汽车散热器近场电磁屏蔽特性仿真研究

汽车散热器是阻碍汽车电磁干扰泄漏的有效屏障.通过分析汽车散热器结构,将其简化成具有—定厚度的密集孔阵结构,进而建立其仿真计算模型.利用方限积分法FIT,研究了汽车散热器结构参数对其近场电磁屏蔽效能的影响.计算结果发现:其它条件相同时,散热器截面单孔面积越小,孔间距越大,散热器厚度越大,则其近场屏蔽效能越高；铜质散热器近场屏蔽效能明显大于同规格的铝制散热器；矩形孔散热器的近场屏蔽效能高于同规格的梯形孔散热器；采用对称排列的梯形孔散热器其近场屏蔽效能略高于采用斜交排列的梯形孔散热器.     

基于SAGE的近场信道参数估计方法

在室内无线传播环境中,散射体与接收端之间的距离并不一定满足远场假设,这时到达接收端的多径信号是近场球面波形式,从而会对波达角和角度扩展的估计造成影响。对近场多径信道参数的估计需要同时考虑近场散射体与接收阵列之间的波达角和距离。基于空间交替通用期望最大化（SAGE）算法的基本思想,提出了一种的近场信道参数低复杂度估计方法,可以对近场散射体分量的时延、波达角、多普勒、复幅度等参数与距离参数进行联合估计。仿真实验验证了该算法能够准确地对近场散射体的距离和角度进行联合估计。     

矩量法中边界电荷对电流及近场分布的影响

详细推导了考虑边界电荷时RWG-MoM分析问题中涉及的阻抗矩阵计算公式,解决了阻抗矩阵计算中遇到的面积分奇异及线积分奇异问题,尤其是线积分奇异的处理,给出了巧妙的推导。通过仿真试验研究了边界电荷对电流分布及近场的影响,发现随着物体尺寸的减小边界电荷对电流分布及近场的影响逐渐明显。     

#br# 近场宽带LFM信号被动测向和测距方法

提出了一种采用分数阶傅里叶变换的聚焦波束形成被动定位方法,实现了水声近场宽带线性调频(linear frequency modulated, LFM)信号的被动测向和测距。建立了基于球面波模型的近场宽带LFM信号接收数据模型,应用分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)将LFM信号的时变阵列流形矩阵变换为固定阵列流形矩阵,结合近场声源的聚集波束形成技术,利用多重信号分类算法实现了对多个宽带LFM信号的方位与距离联合估计。数值仿真验证了该方法对水声目标方位和距离估计的有效性,并仿真分析信噪比、声源距离、声源个数等对该算法性能的影响。     

三元组近场效应的馈电系数修正与各向异性分析

对半实物射频仿真中的三元组馈电系数计算公式进行了修正，使之能够克服比相式单脉冲雷达导引头的射频仿真的三元组近场效应问题。通过分析仿真场景与真实场景之间的等效性方程，给出了可以方便使用的馈电系数修正公式。该公式可以仅依赖导引头天线基线长度，而无需依赖基线的方向。还给出了三元组近场误差的解析表达，指出三元组构型是造成近场误差各向异性的原因，并指出三元组近场误差可以分解为与导引头自旋无关的固定误差部分，以及与导引头自旋有关的可变误差部分。     

基于近场扫描的移动通信卫星EMC性能评估

针对移动通信卫星射频载荷产生的系统内和系统间复杂电磁兼容性问题,以及批产化研制特点带来的非专门电磁兼容性试验验证评估需求,提出了一种基于近场扫描的电磁兼容性评估方法。针对卫星载荷的辐射影响,采用柱面近场扫描获得载荷的近场辐射特性,用于系统内的电磁兼容性分析。基于近远场变换技术获得远场辐射特性,用于星座系统间的电磁兼容性评估。给出了探头补偿方法和扫描步进优化方法来提高测试准确度和测试效率。仿真和试验校验证明了方法的有效性。将该方法应用到卫星系统内和系统间电磁兼容性(electromagnetic compatibility, EMC)分析评估中,结果表明方法可有效满足工程应用需求。     

基于近场扫描的移动通信卫星EMC性能评估

针对移动通信卫星射频载荷产生的系统内和系统间复杂电磁兼容性问题,以及批产化研制特点带来的非专门电磁兼容性试验验证评估需求,提出了一种基于近场扫描的电磁兼容性评估方法。针对卫星载荷的辐射影响,采用柱面近场扫描获得载荷的近场辐射特性,用于系统内的电磁兼容性分析。基于近远场变换技术获得远场辐射特性,用于星座系统间的电磁兼容性评估。给出了探头补偿方法和扫描步进优化方法来提高测试准确度和测试效率。仿真和试验校验证明了方法的有效性。将该方法应用到卫星系统内和系统间电磁兼容性(electromagnetic compatibility, EMC)分析评估中,结果表明方法可有效满足工程应用需求。     

超声相控阵近场偏转与聚焦离散点源声场仿真

针对一维线型超声相控阵的平面内声场,在瑞利积分的基础上,且忽略阵元长度影响的前提下,提出用离散点源法计算近场声场,进而通过仿真来分析超声相控阵偏转和聚焦对近场范围的影响.结果表明声束偏转使得近场长度减小,且使近场长度附近区域的声压增强;而声束聚焦同样使近场长度减小,同时随着与阵列换能器表面距离的增加,声束聚焦的效果越差,并且实际聚焦深度与设定聚焦深度之差也越大.进行了CIVA仿真平台的缺陷响应实验,验证了仿真结果,同时为实际中近场区检测提供了理论依据.     

基于FDTD的天线远场快速算法

将FDTD法与二维离散余弦变换（2D-DCT）递归算法相结合计算天线远场,大幅提高了计算效率并降低了计算存储空间。采用2D-DCT递归算法对近场数据进行压缩,得到失真度较小的重构场,并用该重构场计算天线远场,数值仿真角反射器天线所得到的结果与实验测量结果吻合良好,说明该方法的有效性。     

脱靶量测量技术综述

对鉴定和评估精确制导武器的性能起关键作用的脱靶量测量技术进行了综述,介绍了脱靶量测量的几个主要方向和发展现状。归纳了脱靶量量测量的基本体制、基本工作方式和基本原理,对当前国际、国内最先进的基于非协同式无线电脱靶测量系统做了详细介绍,总结了国内外脱靶量测量技术的发展过程和研究现状,展望了脱靶量测量技术的发展趋势。矢量脱靶量测量技术的发展主要集中在多普勒雷达和冲击雷达两种体制上,其中采用冲击雷达技术的矢量脱靶量测量系统是今后发展的重要方向。     

基于方向向量Fourier级数近似的近场波束形成快速算法

研究了一种近场距离/方位聚焦波束形成快速算法,离线计算每个搜索距离处的阵列方向向量,利用方向向量关于方位角的周期性,将方向向量的每个分量用有限项Fourier级数近似,从而搜索距离处的角度谱可以用FFT快速实现,无需在每个距离/方位栅格上计算时延和相位补偿,有效减小了计算量和存储量.数值分析结果表明,该算法性能接近理想的近场波束形成.     

高分辨水下目标近场二维散射特性计算及仿真

基于转台成像的原理和卷积反投影(CBP)的成像算法,实现了高分辨率水下复杂形状目标的近场高频二维声散射特性的计算.首先采用理论建模方法数值计算得到潜艇目标的近场高频回波仿真数据,然后采用CBP进行近场转台成像处理,得到潜艇近场距离-方位二维声图像.仿真结果清楚地给出潜艇目标强散射点的二维位置.利用该方法可以有效地预测水下目标的散射特性,为目标特征缩减和目标识别提供重要的依据.     

基于SYSNOISE的水下目标高频近场散射特性仿真研究

针对水下目标高频近场散射特性,提出了一种求解水下复杂目标散射声场的方法.首先根据边界元法建立了水下目标的声场数学模型,并借助有限元软件ANSYS建立一种水下目标结构体的三维模型,然后运用声学分析软件SYSNOISE对其高频近场特性进行了仿真及分析,得到了在声源激励下该目标散射近场的具体分布及其散射波声压的指向性.仿真结果验证了该方法的正确性.