毫米波合成孔径辐射计末制导技术研究

针对弹上空间小且毫米波器件成本高,提出了把近程毫米波合成孔径辐射计被动成像技术应用于寻的末制导,并给出一种高性能制导系统。该系统采用二维最小冗余线性阵列天线,由7个接收阵元组成,可获得分辨率为6×6的像,大大节约了弹上资源和成本。同时引入了四阶累积量成像算法,不仅可以扩展孔径,而且使系统具有良好的抗噪能力。合成孔径辐射计可以即时成像,不需要扫描,满足制导的实时性要求。通过仿真表明,该系统在近距离时具有良好的探测性能。     

超综合孔径辐射计系统研究

分析了已有的超综合孔径分辨率表达式的不足之处,提出了更准确的空间分辨率表达式。首先将最小冗余线性阵列应用于超综合孔径天线系统,增加了超综合孔径天线系统的小基线部分,在空间频率覆盖方面表现为扩大了系统对低频部分的覆盖,从而达到抑制旁瓣,改善成像效果的目的。最后,通过仿真实验证明了改进的超综合孔径系统的性能相比于原始超综合孔径系统有很大的提高,主要表现在：一是天线阵列方面,阵列因子的旁瓣更低,主瓣更窄;二是成像方面,点源成像效果更好。     

单反射器天线辐射的电磁场

由初级馈源照射的单个或多个金属反射器的天线,经常使用厘米波到毫米波波段。 这种天线有很大的优点:性能高,制造简单,价格低廉及外形多样化。实际上这种天线包括一个或两个对称或非对称切割的反射器(卡塞格伦天线),横向辐射(喇叭天线)或纵向辐射(介质天线)的初级馈源等等。 本文旨在陈述计算反射器天线和初级馈源辐射场所使用的方法,并列举在某些情况下所取得的结果。     

基于焦面场的多波束反射面天线二维DOA估计

利用致密焦面阵列馈源，通过二维来波方向（direction of arrival，DOA）估计算法判别干扰信号的方向，是多波束反射面天线设计中的一个重要环节。由于阵列馈源接收的信号由源信号在反射面焦平面上的电场决定，其阵列流形与常规DOA估计平面阵列的阵列流形不相同；焦面场一般是不均匀的，因此选用的阵列单元接收的信号幅度也不相同，部分阵列单元接收的信号会比较微弱；不同的焦面场选用的阵列单元不同，对应的阵列结构也不相同，且其往往是不规则的；源信号经过反射面反射后，阵列单元接收的信号之间的相关性会降低。这些因素决定了阵列馈源的DOA估计具有特殊性。因此结合焦面场，设计了多波束反射面天线二维DOA估计方法，并进行了仿真，仿真结果证明了该方法的有效性和实用性。     

反射面表面与馈源误差对天线方向图的影响

针对反射面天线误差信息对电性能影响的问题,提出了包含馈源相位中心和反射面表面的误差信息对反射面天线远场方向图影响的数学模型。该模型根据馈源相位中心误差和反射面表面误差引起天线口径面场分布的改变,利用口径场积分方法得到反射面天线辐射场的变化。然后,用所建立的模型对8 m口径的抛物面天线进行了数值计算,将天线在实际工况下的反射面表面误差与馈源相位中心误差一同引入模型中,分析了反射面天线误差信息对增益和副瓣电平影响,得到了相关数据和曲线,可为反射面天线的误差分析提供参考。     

毫米波共形相控阵雷达导引头波束形成

针对毫米波圆锥台共形相控阵天线阵列低副瓣波束形成,提出了基于最优非均匀子阵划分及最优子阵激励的低副瓣波束形成方法.该方法利用多目标进化算法,先通过对整个扫描波束空间进行空间采样并形成空间采样点的天线辐射方向图,然后引入两个多目标函数对这些空间采样点的天线辐射方向图进行低副瓣约束,可获得指定扫描空间内任意角度的低副瓣波束形成.通过多目标进化算法优化子阵结构及其激励能够有效抑制辐射方向图副瓣电平.仿真实验证明该方法有效.     

毫米波合成孔径成像辐射计

合成孔径辐射计应用于空间被动遥感,成功地解决了机载大尺寸天线的制作安装困难。本文首次提出把毫米波技术与合成孔径辐射计技术相结合应用于武器制导系统,并在介绍干涉法合成孔径技术的基础上给出了一套毫米波合成孔径辐射计成像系统的方案。同时对图像重建算法做了深入探讨。     

抛物面天线小形变赋形及波束重构方法

针对星载抛物面天线波束大角度重构实现方法复杂及天线在轨赋形难度大的问题,提出了一种基于馈源纵向偏焦及多参数联合优化的波束重构方法。天线的馈源阵列作纵向偏焦,采用Zernike多项式拟合抛物面并提取多项式系数作为优化变量,运用粒子群算法对多项式系数、馈源阵的幅度和相位3类参数进行联合优化。以赋形反射面算例和波束重构算例验证方法的有效性。仿真结果表明，提出的方法简单易操作,可获得较小的反射面形变量,有效降低了抛物面在轨赋形难度,并可使波束重构得以灵活实现。     

基片集成波导槽阵列天线的仿真研究

提出了一种介质谐振器加载的基片集成波导槽阵列天线结构,并给出了简单、快速的设计方法.通过Ansoft HFSS仿真软件进一步优化,可得到性能优良的天线设计结果.利用所给设计方法具体设计了一种K波段圆柱形介质谐振器加载的四元横向槽阵列天线,仿真计算结果表明该天线具有大约450MHz的-10dB回波损耗带宽, 最大增益为11.8dB,且辐射效率达92%.     

平面反射阵列天线的研究进展

对平面反射阵列天线的研究进展做了比较全面的讨论,介绍了一些典型的平面反射阵列天线结构形式。通过改变天线的内部结构或尺寸,使得各微带贴片的反射波达到同相。平面反射阵列天线按结构一般可分为三类:通过调节每个贴片的尺寸来达到同相;每个贴片的尺寸相同,改变每个贴片上连接的相位延迟线长度来调节相位;每个贴片的形状完全相同,但旋转角度不同,以此达到调相的目的。     

红外焦平面阵列技术

本文讨论第二代高性能热摄象传感器——红外焦平面阵列技术的特点、结构形式、实现红外焦平面陈列工作结构选择与利弊及其某些新结构。     

新型毫米波微带天线H槽耦合馈电设计

针对毫米波段微带天线频带窄,馈电对天线辐射影响严重等缺点,提出了一种新型天线单元结构.该单元采用H型槽耦合馈电和增加寄生贴片的方法,实现了天线带宽的增加.此方法可使得带宽达到11%(VSWR<2).通过采用多层寄生贴片对单元进一步改进研究,验证了该单元具有进一步展宽带宽和作为天线罩保护天线的作用,天线的带宽可达到22%.     

六边形格点毫米波干涉阵列的稀疏与优化

研究了六边形格点干涉阵列的阵列稀疏和优化。通过阵列配置矩阵及其自相关矩阵和互相关矩阵,分析了六边形格点阵列的UV平面采样点分布规律,推导得到了六边形格点阵列实现UV平面采样点全覆盖的条件,并将六边形格点阵列的稀疏优化转化为矩形格点阵列的稀疏优化问题。利用差基序列低冗余度特性,提出了基于差基的六边形格点阵列稀疏与优化方法。仿真分析结果表明,采用所提方法得到的稀疏阵列,其冗余度优于经典X形阵。     

基于SATC-CABP成像模型的天线姿态误差补偿方法

分裂孔径发射配置(SATC)天线体制可取得与传统单站SAR相当的方位分辨率,且更适用于前视探测的运动平台.步进频率信号对相位极为教感,平台的运动误差将导致天线阵的姿态发生变化,使得成像结果出现几何畸变.针对天线阵姿态误差对成像的影响,提出了一种基于分裂孔径发射配置下固定孔径后向投影(SATC-CABP)成像模型的补偿方法,通过传感器获取的姿态倾角修正成像模型中的参敷,可在成像过程中实现天线姿态误差补偿.仿真结果表明,所提出的A-法可得到聚焦良好的成像结果,且可很好地校正由天线阵姿态误差引起的目标成像位王畸变.     

GPS天线阵抗干扰性能分析与改进

空时自适应处理算法能够增强全球定位系统接收机的抗干扰性能,但是通过对均匀线阵和均匀圆阵进行理论分析发现,当强干扰信号垂直于天线阵组成的平面时,使得接收信号协方差矩阵奇异,不能计算最优权值,因而对特定方向的强干扰无法有效抑制。为了防止这种情况的出现,构建了基于立体结构的7单元天线的双正四面体阵,该阵型有效地减少了各天线共面情况的出现。仿真结果表明,新阵型不仅可以有效检测特定方向的强干扰,而且具有更好的天线方向图和捕获性能。     

椭圆极化前馈抛物面天线的焦场分析

在大型反射面天线中,研究焦面场的分布对于合理设计与配置馈源或馈源阵列具有指导意义。采用物理光学法,推导了平面入射波为椭圆极化、斜入射时,前馈抛物面天线的焦平面、及与焦面平行的平面上的电场计算公式。并以我国计划建造的500 m口径球面反射天文望远镜(FAST)为实例,计算了其焦面场并得到结论:入射波的极化方式主要影响焦场的极化,而对场强分布影响不大。     

共置天线的分布式相参MIMO雷达布阵优化研究

多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达与传统相控阵雷达相比,其最大优势在于由天线孔径空间卷积带来的更高的角度分辨力。将多部X波段相控阵雷达组成共置天线的分布式相参MIMO雷达可以实现更窄的波束宽度,但随之而来的是严重的栅副瓣问题。以降低MIMO雷达稀布阵旁瓣电平为目标,对共置天线的分布式相参MIMO雷达阵地布置进行优化。仿真试验结果显示粒子群算法应用到该最大最小问题是有效和稳健的。     

红外焦平面器件非均匀性校正数字实现

红外焦平面阵列(infraredfocalplanearrays,IRFPA)成像是当今红外成像技术发展的主流方向,但IRF PA特有的非均匀性严重地限制了系统的成像质量,因此对红外焦平面阵列器件的非均匀性实施有效的校正是其应用中必须解决的一项关键技术。在阐述非均匀性校正算法原理的基础上,着重论述了一种基于TMS320C55XDSP的非均匀性校正算法的实时实现技术,给出了实测结果,验证了该技术的有效性和工程实用性。     

机体散射对共形天线阵方向性的影响

机体散射对机载短偶极子天线方向性影响的研究已见论述,然而,有关实际的机载共形天线以及共形天线阵的分析还没见报导。我们对机载共形微带天线进行了分析,进而分析了机载共形微带线阵和面阵,考察了机身形状及机体散射对其方向性的影响,得出结论如下: 1.阵中天线采用单元相位补偿可以使机身曲率的变化对天线阵方向性影响不大; 2.机体散射在某些扫描角下对天线阵方向图副瓣影响较大; 3.在水平面方向图中,机体散射对面天线的影响比线天线要小。 在研究中我们发现,参考文[1]中提出的飞机模型具有局限性。本文给出了另外一种模型,适合天线位于飞机侧面时的机体散射分析,这样就可以根据天线在机身上的位置来决定采用两种飞机模型中的哪一形式。分析证明这一模型对机载共形相控阵天线的设计具有重要应用价值。     

改进的基于四阶累积量的MUSIC算法

超宽带测向系统中,天线体积受限严重影响到系统的测向精度和解模糊能力,且天线阵列的孔径限制着阵列最多能分辨的目标信号个数,而一些优秀的算法如空间平滑算法和旋转不变子空间(estimation of signal parameters via rotational invariance technique, ESPRIT)算法损失了天线阵列孔径。针对这些问题,在传统的四阶累积量多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法基础上提出了一种改进的算法。该算法根据四阶累积量矩阵构成的规律,去除了原四阶累积量矩阵的数据冗余,有效地减小了运算时间,为其实际应用提供了必要条件。计算机仿真和实测数据仿真的结果表明,本改进算法可以快速地实现虚拟阵列扩展,同时对有色高斯噪声也有一定的抑制作用。