天线方向图对目标近场散射特性影响的研究

以SCTE可视化预估系统为基础,用高频近似法建立了考虑天线方向图时目标近场RCS理论模型.通过实例,计算了有无天线方向图影响下的近远场RCS曲线,分析了天线方向图对目标近场RCS特性的影响.结果表明,天线方向图对目标近场散射特性影响是不容忽视的.     

天线平面近场测量算法研究

文章研究了天线平面近场测量计算算法。利用单元辐射场叠加的思想,使用电场探头在待测天线近场采集电场矢量,通过与天线口径面上的磁流辐射建立关系,从而根据等效磁流来计算出天线远场方向图。使用矩量法(method of moments,MOM)把积分等式转换为矩阵等式,大大加快了计算速度,减少了计算时间;使用共轭梯度算法(conjugate gradient algorithm,CGA)求解了矩阵方程。根据该算法计算得到的远场方向图与直接仿真得到的远场方向图吻合度极高,验证了算法的正确性和工程实用性。     

基于消卷积的三维成像雷达散射截面测量技术

基于三维成像雷达散射截面积(RCS, Radar cross section)测量技术是近年新兴的一种灵活、高效的RCS测量技术。该技术基于三维线阵合成孔径雷达(SAR, Synthetic aperture radar)测量系统对目标进行近场三维高分辨成像,通过近远场变换算法,得到目标的远场RCS,具备近场、外场测量能力。基于成像的RCS测量,其成像精度就直接影响着RCS的测量精度,因此,为了得到高质量的RCS结果,就需要得到高分辨的图像。本文采用压缩感知三维成像算法对目标进行成像,有效提高了RCS的反演精度,并分析了改进CLEAN算法的抑制旁瓣原理,得出两种方法都是基于消卷积原理对旁瓣进行抑制。用MATLAB和FEKO测量仿真,结果表明压缩感知算法提取散射中心效果更好,且提高了RCS的反演精度。     

天线时域平面近场测试的信号源误差修正

提出了天线时域平面近场测试中信号源稳定度误差的修正方法.建立了误差修正所需的参考信道,分析了信号源误差所包含的误差项,根据时域近场测试对采样信号进行近场重建和近远场变换的两种方式,分别给出时域-频域结合修正和纯时域修正的两种修正方法,针对信号源误差包含的误差项对采样信号进行修正.实测结果证明修正后得到的频域方向图和时远场波形与参考结果都比较吻合,证明了两种修正方法的正确性.      

电特大天线增益的高效求解

为解决电特大天线辐射特性计算效率低的问题,提出并实现了一种基于多极子的聚集思想快速求解远场信息的高效并行算法.根据目标在并行多层快速多极子中几何树的特征,提出高层远场模式直接聚集,并且按行并行插值的混合MPI-OpenMP并行计算方案.将该算法应用于大射电天文望远镜FAST（five-hundred-meter aperture spherical telescope）的远场方向图和增益的计算,通过与等效电流直接积分法计算对比展示其计算精度与效率.结果验证该算法的远场辐射特性计算精度,且同等远场计算任务量下,平均单方向计算效率提高近万倍.      

FDTD结合近远场变换法计算复杂目标的RCS

采用近远场变换技术 ,与相位滞后法相结合 ,用FDTD法计算了一类复杂目标的RCS,计算结果与实验测量值比较吻合。     

卷积法外推中场RCS

中场是指源与目标的距离介于近场和远场之间的范围。暗室内大目标RCS测量很难满足远场条件,但能满足中场条件,中场条件下入射到目标表面的是球面波,如果对测试目标的高度加以限制,那么入射到目标表面的就可认为是柱面波。应用柱面波卷积法实现了中场到远场的外推,修正了非平面波照射所引起的偏差,但精度不够且实现困难,在此基础上,对算法进行了改进,根据中场测得的数据,将两种算法外推后远场的RCS与理论值作了比较,证明了改进算法的有效性。     

平面波谱-表面积分法的快速算法

针对平面波谱-表面积分法计算效率严重依赖于天线口径的问题,提出谱域积分预设方案,提取出谱域积分插值点,建立天线口径平面波角谱密度函数数据库,避免了大量重复计算,并将平面波谱理论的近场计算由四重积分弱化为二重积分.然后,根据平面波谱-表面积分法关于带罩天线远场电性能计算的思想,提出了基于等效源区域分解的并行平面波谱-表面积分算法.开发并在集群系统中实测了基于MPI环境的并行程序,作为应用计算了弹载天线-罩系统远场方向图,结果表明该程序高效准确.     

等离子体包覆目标的RCS计算

采用直接FDTD方法对雷达波在等离子体包覆目标附近的总场和散射场分布进行了仿真。通过远-近场变换计算了远场电场和不同等离子体分布情况下的目标雷达散射截面RCS值。仿真结果表明,采用等离子包覆的方法可以有效地降低目标的RCS值。等离子体密度和厚度对目标RCS的影响较大,等离子体碰撞频率对目标RCS有一定的影响。     

变工况下周向弯曲风扇叶顶涡声特性

采用计算流体力学数值方法研究变工况下周向弯曲低压轴流风扇的叶顶泄漏流动特性,结合涡声理论分析泄漏涡与声源的协同特性,分析叶片不同周向弯曲方向对协同性的影响,并通过近场机匣壁面动态压力测量和远场声学测量,验证叶片周向弯曲方向对近远场声学特性的控制规律.研究表明,泄漏涡声源是周向弯曲叶轮小流量工况下的重要声源,速度矢量与涡矢量的夹角值控制叶顶区域声源强度和分布.近远场实验结果表明,泄漏涡声源与远场声学关系密切.     

近场聚焦法测相控阵天线方向图

阐述了用聚焦法在菲涅尔区测试相控阵天线的理论依据及实现方法 ,用实验结果对近远场方向图进行了比较。考虑到实际应用 ,对距离标定误差和频率漂移引起的测试误差进行了实验研究。结果表明在菲涅尔区用聚焦法监测相控阵天线性能是一种行之有效的方法。     

基于有源单元方向图等效法的弹载相控阵天线互耦补偿

弹载相控阵天线单元间互耦会使方向图失真,导引头制导性能下降,本文提出将有源单元方向图等效法应用到导引头上的相控阵天线方向图计算中。仅第n个天线单元以单位幅度源馈电、其余所有单元接匹配负载,获得消除互耦的有源单元辐射场,利用小型阵列的单元辐射场来等效大型阵列中相似环境下的单元辐射场,进而利用叠加定理计算大型阵列的总辐射场,建立弹载相控阵天线方向图计算模型。仿真和远场暗室实验结果表明源单元方向图等效法可以有效消除互耦对方向图的影响,说明可以应用于工程实践中。     

圆形阵天线近场/远场的简便计算方法

研究圆形阵天线近场/远场的单元辐射场叠加法.该算法利用单元辐射场叠加思想,在不引入任何近似条件下对圆形阵天线远区场和近区场进行计算,减少了计算时间.通过具体算例与已有文献的比较,证明了该方法的正确性.该方法具有操作简便的特点,可在实际的天线分析中得到广泛应用.     

单偏馈抛物反射面天线的研究

介绍了一种偏馈结构的抛物反射面天线,对天线的焦平面口径场和远区辐射场进行了讨论,并重点分析了馈源的照射函数。在此基础上用辛普森积分法计算了天线的增益和远区场方向图,结果表明该种天线增益高而副瓣电平较低。     

一款用于4G通信的水平极化全向LTE天线

提出了一款用于移动通信的水平极化全向天线.该天线基于远场方向图叠加原理,通过将印刷偶极子组阵形成正六边形,获得了很好的全向性.该天线的基本组成单元是T型半波偶极子,可以产生2个工作频率,从而得到了较宽的带宽.该天线的工作频段可以覆盖国内三大运营商的4G频段,有较高的实用性.     

指数平滑法及其在负荷预测中的应用

指数平滑法是电力系统负荷预测的主要方法之一,该方法的准确性取决于平滑系数α.对采用厚近薄远原则与远近相同原则优选α进行对比研究,结果表明采用厚近薄远原则优选α有更好的结果.在此基础上,结合相关分析,给出了厚近薄远的具体方案,并给出了负荷预测的具体实例.     

在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法

在常用天线方向图测量方法的基础上,考虑大型阵列天线尺寸大的特殊性,并且结合实际测量条件,设计出一套在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法。按照此方法,对某型号飞机的阵列天线方向图进行测试。测得其俯仰面辐射方向图后与理论仿真结果对比,论证实验方案的准确性,并对实验误差进行分析。     

基于时间反演的运动阵列远场功率合成

首先从理论上分析了时间反演技术运用于运动阵列近场功率合成的可能性及存在的难点和问题建立了基于时间反演技术的运动阵列远场功率合成数学模型。基于此模型,通过对信标信号从不同方向入射情况下的回溯信号波束指向进行仿真,证实了阵列辐射的TR信号可以实现自适应回溯并且比传统相控阵方法形成的合成波束能量更加集中;通过仿真获得单元天线设置为全向天线和有方向性天线时的合成信号主瓣波束3dB宽度,排除了由于阵列与目标点间的相对切向运动导致目标点脱离合成波束主瓣波束覆盖范围的可能性;分析了随机相位误差和波束指向误差对合成效果的影响,仿真结果表明:随机相位误差对回溯信号合成波束指向影响很小,但对信号的合成效果存在一定影响,由信号多普勒频移引起的波束指向误差对信号的自适应回溯影响很小。所得结论可为时间反演技术在远场功率合成的实际运用提供一定的理论依据。     

HFSS/UTD混合法在天线设计中的应用

为精确设计某型散射通信天线,采用高频电磁仿真软件(HFSS)仿真设计反射面天线的馈源结构,然后对馈源的远场进行拟合、插值,并结合一致性绕射理论(UTD)计算整个天线的方向图。通过对天线的实测,结果吻合较好,说明该混合法对此类天线的分析精度高、速度快,在工程设计中有很大应用空间和前景。     

单孔毁伤对赋形反射面天线辐射特性的影响

研究赋形反射面天线的反射面在单孔毁伤条件下的辐射特性，利用基于表面电流积分的物理光学法，对赋形反射面天线的远场辐射特性进行了建模和分析，比较了反射面完好时辐射特性的计算结果和测试值，具有很好的一致性．重点探讨了天线反射面单孔毁伤后远区辐射特性随孔径及孔位置的变化规律，得出毁伤孔径越大或孔越靠近反射面中心位置时，天线的增益下降越多，副瓣电平提高越多的结论。