毫米波FPA成像系统馈源天线研究

毫米波焦平面阵列（focal plane array,FPA）成像系统中,馈源天线的排列密度是决定系统空间采样率的主要因素。提出了一种新型结构的介质棒天线,相对于其他馈源天线,它具有宽频带、低副瓣、低互耦和低交叉极化,通过改变长度而不是横截面来改变天线增益等优点,易于排成紧密的馈源阵列,以更低的溢出损耗实现对透镜或反射面天线的有效照射。通过详细的理论分析、仿真和优化设计,研制了介质棒天线及其阵列并将其应用于毫米波FPA成像系统中。该系统可用于探测人体隐匿物品,成像效果较好。     

星载太赫兹高频段大气背景辐射特性研究

太赫兹7~10 THz与红外相邻, 在空间态势感知、目标探测领域具有独特的优势。本文基于辐射传输原理对大气背景辐射特性进行研究。利用高分辨率分子吸收谱线数据库(high-resolution transmission molecular absorption database，HITRAN)对大气辐射传输模拟器(atmospheric radiative transfer simulation，ARTS)进行太赫兹高频段频谱扩展。结合欧洲中尺度天气预报中心再分析数据集中期(European center for medium-range weather forecasting reanalysis-interim，ERA-interim)仿真冬夏两季海洋与沙漠的大气透过率。再选用窗口频段和吸收频段的点频仿真月平均和单日全球大气背景亮温, 分析温度和水汽敏感性。结果表明, 吸收频段相较于窗口频段背景亮温更低更稳定, 可作为空间目标探测的频段选择; 窗口频段亮温的主要贡献来自温度水汽变化频繁的对流层0~10 km高度, 吸收频段则来自于温度水汽稳定的平流层15~30 km高度, 这是导致大气背景亮温差异的重要原因。     

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。     

非均匀多层月壤微波辐射传输模型与亮温模拟

研究月表物质的微波辐射和传输特性、建立合理的月壤厚度反演模型,对估计月壤厚度有重要意义。综合考虑影响亮温的主要因素随月壤厚度的变化,提出了一种非均匀精细分层的多层月壤模型。随后,应用该模型对CE-1号上微波辐射计四个通道获得的亮度温度随时间、地理位置和月壤厚度的变化进行了模拟和分析,并与其他模型和方法进行了比较。比较结果表明,该非均匀精细分层模型具有计算量小、稳定性好的优点。     

综合孔径微波辐射探测系统仿真平台设计

由于综合孔径微波辐射探测系统在理论分析和大型阵列物理系统构建方面都十分复杂,因而仿真成为十分重要的研究手段。从系统建模、“搭积木”设计、模型/算法库设计、多级仿真设计以及体系架构等方面论述了综合孔径微波辐射探测系统仿真平台的设计,仿真内容涵盖被探测目标、环境、天线阵列、接收机通道和信号处理等。实验结果表明,该平台能正确模拟对远距空中目标的微波辐射探测,可用于综合孔径微波辐射探测理论及系统设计的研究。     

地面目标微波辐射成像模型的研究

基于射线追踪的思想提出了用于微波辐射模拟的亮温追踪方法,并根据微波辐射的物理过程,建立了三维场景微波辐射图像的生成模型.针对室外环境分析了目标和背景的辐射模型,同时考虑了多次散射过程,分析了亮温的天空照射、路径衰减以及辐射计响应等关键因素,最后通过虚拟场景和实地场景的模拟对模型进行了验证.     

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.     

用毫米波辐射计探测巡航导弹

利用微波直到红外频率的辐射测量是在各种重要军事应用中普遍采用的一种技术。这些应用包括对地理特征和天气的检测、侦察和监视、导航、提高恶劣天气条件下飞机的着陆能力、战场目标识别以及武器投放系统的制导。监视和探测某些难以观测到的空中目标时,用电磁频谱毫米波段进行辐射测量,比起用其它频段测量有一些显著的优点。     

基于毫米波LFMCW雷达散射计的地杂波测量方法

研究毫米波雷达的地杂波特性对提高毫米波雷达的目标探测性能和大地遥感具有重要的作用.针对毫米波雷达地杂波测量问题,讨论了地杂波散射系数测量方法,对毫米波线性调频连续波(linear frequency modula-tion continuous wave,LFMCW)雷达散射计的系统校准、有效独立采样数、数据处理中软件门的应用以及减少测量误差等相关技术进行了研究;给出了Ka波段散射计测量灌木丛杂波特性的结果,结果表明在入射角小于15°范围内灌木丛的杂波幅度分布服从瑞利分布.     

微波毫米波辐射计宽带亮温定标系统研究

构建了国内首套微波毫米波辐射计宽带亮温定标系统,该系统由宽带标准黑体定标源、Dicke式标准辐射计、空间法黑体定标源发射率测量转台、高精度控温和测温装置组成。使国内具备了10 GHz~220 GHz频段辐射计校准、黑体定标源输出亮温值校准、微波亮温定标过程不确定度分析能力的实验研究平台。最后基于建立的微波辐射计定标系统亮温传递模型,给出了更为细致的随定标环境温度变化的微波亮温系统测量不确定度分析结果。     

用于目标辐射特性测量的W波段辐射计

针对双通道噪声相加型辐射计存在的视频信号处理电路复杂、系统稳定观测时间缺乏定量分析等问题,结合目标辐射特性测量需求,改进了一种测量目标辐射特性的W波段辐射计。该辐射计采用基于直接数字采样的视频信号处理方法,在降低视频信号处理电路复杂度的同时,增加了系统的灵活性。结合短周期定标技术与Allan方差分析方法,建立了目标亮温测量方程并推导了系统的理论灵敏度,在实现接收机稳定性评估的基础上确定了系统稳定观测时间。实验结果表明,设计的辐射计在积分时间为1 s时灵敏度为0.3 K,系统稳定观测时间可达40 s,在0°~70°天顶角范围内对天空观测亮温与理论计算差值小于2.6 K,系统整体性能指标优于双通道型噪声相加型辐射计。     

毫米波辐射计目标检测仿真研究

毫米波辐射计是一种典型的无源微波探测系统,在遥感和制导中获得了广泛的应用。利用仿真软件对目标进行先期模拟检测是一种有效和经济的方法,本文着重介绍了毫米波辐射计目标检测仿真软件的建模思想和系统设计方案。根据毫米波辐射计的工作程序和运行环境,提出了目标检测仿真软件的设计方案并开发出相应的仿真软件。该仿真软件准确模拟了辐射计的运行状态、结构参数和工作环境,输出结果有利于硬件系统改进和优化。     

毫米波高分辨率脉冲雷达信号模拟器研究

本文讨论了一种毫米波高分辨率脉冲雷达信号模拟器的设计和实现。用计算机模拟产生毫米波脉冲雷达在各种环境下的视频回波信号,通过高速D/A转换器将模拟结果直接转换成实时雷达视频回波信号。实验结果表明,该模拟器具有真实性好、实时、高分辨率、参数更改方便和可靠性高等特点,可满足毫米波脉冲雷达的测试需要,并可做其它波段的高分辨率脉冲雷达信号处理系统的信号源。     

基于漏波天线的分布式微波辐射计

为了缓解传统实孔径微波辐射计中性能指标与体积、重量间的矛盾, 解决综合孔径微波辐射计中高空间分辨率以系统结构、信号处理复杂度高为代价的难题, 提出了一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统。首先, 介绍了系统总体方案, 包括漏波天线和接收机方案; 其次, 详细分析了系统的关键指标——角分辨率和系统灵敏度, 并介绍了定标方案; 最后, 对系统进行建模并仿真分析。结果表明, 所设计的系统结构简单、复杂度较低、信号处理简单; 通过对系统进行建模仿真, 反演出的亮温值和真实亮温值误差很小。该系统可以作为一种新型的微波辐射计系统重点发展。     

超导和准光铁氧体器件的新近发展(一)--铁氧体超导器件的现状与发展

本文综述了微波铁氧体超导器件和毫米波应用的准光环行器的新近发展。这些超小型化具有高性能的高温超导（ＨＴＳ）铁氧体器件和高功率准光环行器的试验成功,将对微波单片集成、混合平面集成和毫米波雷达系统的发展产生重要的影响。将分二部分对上述内容加以叙述。     

主动式毫米波近距离圆柱扫描三维成像系统

针对主动式毫米波近距离圆柱扫描三维成像系统在人体安检中的应用,研究了该体制成像系统下的重构算法,给出了该系统中信号的带宽、采样准则以及在三维直角坐标系下的系统分辨率评估方法。基于微波暗室条件下获取的高质量回波数据验证了该体制成像系统理论上的正确性,并在此基础上搭建了高速的主动式毫米波近距离圆柱扫描三维成像人体安检系统,验证了该体制成像系统在人体安检领域应用的可行性和检测能力的有效性。     

近程毫米波全息成像算法

针对近程目标毫米波成像过程中由于相位干涉而导致成像分辨率下降的问题,把全息成像算法引入到近程毫米波成像。该算法通过电磁波从空间域到波数域的转换,针对电磁波的波前球面弯曲,在空间波数谱上有效调整各阵元信号的相位,使之同相相加,从而有效抑制干涉效应,提高成像分辨率。以上算法对目标尺寸有一定的限制,对于大尺寸目标的成像,提出了波数域外推算法,通过对测量面和源面的合理外推及截取,有效抑制了卷绕效应和Gibbs效应,同样提高成像质量。     

发射信号泄露的连续波雷达方程

连续波雷达存在发射信号泄露的现象,泄露的发射信号边带噪声会淹没目标回波信号,使接收机灵敏度降低。而传统连续波雷达方程并没有考虑到这一现象对雷达性能的影响。在分析了传统连续波雷达方程的不足后,通过增加收发通道隔离度和发射信号相位噪声两个参数,对传统连续波雷达方程进行修正,使雷达方程中体现了发射信号泄露对连续波雷达的影响。这种改进的连续波雷达方程可以更切实际地描述出作用距离和雷达参数及目标特性之间的关系。