高交叉极化隔离度的液晶极化相控阵天线设计与实现

针对小型化、低成本极化相控阵雷达应用背景,提出了一种基于液晶材料的高交叉正交极化隔离度的极化相控阵天线。与传统极化相控阵天线相比,该设计不需要成倍增加的收发组件和复杂的移相馈电网络。基于液晶传输线移相器特点,结合缝隙耦合辐射原理,提出一种基于斜交耦合缝隙的交叉极化抑制结构,在提升天线单元主极化辐射性能的同时,抑制交叉极化辐射幅度。天线阵列采用由中心向两侧180°反向馈电形式,进一步提升交叉极化抑制比,同时可以实现极化和波束的联合重构。样机实测表明,天线扫描角度可达±40°,增益最大可达16.8 dB,效率高于66%,法向交叉极化隔离度可以达到33.3 dB,法向波束旁瓣最大抑制可以达到36.3 dB;展示了液晶极化相控阵天线的实用性,并且具有低成本、低功耗以及结构简单的特点。     

相位干涉仪测向系统相位误差研究

介绍了相位干涉仪测向系统相位误差产生的原因,针对因通道不一致性导致的相位误差提出了一种消除方法。着重分析了基线倾角的存在引起的相位误差,经分析得出当倾角不为0时,相位函数不再是一条直线,误差的大小与入射角有关。给出了相位差和基线倾角的对应关系,并在实际系统中证实了基线倾角的存在产生的相位误差对整个测向系统的影响。     

抑制连续波合成孔径雷达距离模糊的研究

针对连续波合成孔径雷达进行研究,基于时频容量分析和脉间调相方法,提出了抑制连续波合成孔径雷达距离模糊的理论基础和实现途径,并对相关问题进行了分析,最后给出了仿真结果。仿真表明,所提出的方法在原理上是正确的,在技术上是可行的。该方法可以灵活安排扫频周期,从而使调频连续波SAR的系统设计具有更大的自由度。     

基于等长基线干涉仪的单脉冲被动定位方法

针对单站单脉冲的被动测距问题,提出了一种基于等长基线相位干涉仪的单脉冲定位方法。该方法采用至少3个天线构成等长基线干涉仪对,利用等长基线干涉仪接收到辐射源信号球面波的波前相位2π模糊数相同的原理,通过等长基线相位差的差值和来波方向,确定信号源与观测站之间的距离。在对该算法的基本原理和无模糊定位条件描述的基础上,分析了定位性能,并通过计算机仿真验证了该算法的有效性。     

车载多天线系统的仿真研究

随着移动通信的发展,现在的车载系统上配置的天线数目也越来越多,如何对这些天线的位置合理布局,使相互间的影响最小成为一个急需解决的问题。使用FDTD数值仿真算法,全面分析了复杂的车载短波与超短波天线系统的电磁兼容特性,包括天线之间的隔离度,装车平台和其他天线对目标天线增益方向图的影响,为车载通信系统设计提供一种新的实用方法。     

线性调频中断连续波的参数选择与综合处理

根据综合脉冲孔径技术的特点,从发射信号的正交性要求和解距离混叠及盲区的角度,分析了线性调频中断连续波信号的脉冲重复频率、阵元载频间隔及调频斜率等波形参数的选取问题。按照该信号的处理流程,推导了接收端发射综合处理的数学过程,并针对发射阵列为均匀线阵的情况,得到了距离-方位二维模糊函数的表达式,简要分析了系统的距离与方位分辨性能。最后给出了实测数据的综合处理结果,讨论了实际处理中需要注意的问题。     

基于GPU的相位干涉仪FX鉴相算法

针对相位干涉仪测向系统对于大量高速实时信号的处理需求, 设计了基于图形处理单元(graphic processing unit, GPU)的频域互相关(简称为FX)鉴相算法, 完成了相应的并行程序设计, 进行了实时数据的测试验证。为充分发挥GPU强大的浮点运算能力和并行数据处理能力, 将涉及大量并行高速数据计算的核心鉴相算法加载在GPU中, 实现了高速并行数据的相关处理和相位提取; 利用中央处理器(central processing unit, CPU)完成了数据调度、分发和简单的数据处理功能。实验测试结果表明, 在较好地保证鉴相精度的条件下, 本文设计的基于GPU的鉴相算法, 其数据处理速度是基于CPU平台的140倍左右, 鉴相速度明显提升, 较为圆满地实现了实时性、可靠性和准确性的设计初衷。     

基于相位干涉仪的极化和到达角的联合估计

传统干涉仪天线通常是单极化的,不能测量电波的极化特征。在传统干涉仪阵列天线的基础上增加一个正交极化天线,构成极化干涉仪,它能同时测量电磁波的极化特征和到达角,并且具有硬件结构简单、易于实现等特点。建立了极化干涉仪的理论模型,提出了极化参数和到达角的频域估计方法和时域估计方法,比较了两种方法的优缺点。仿真结果证明了理论模型和算法的正确性。     

基于圆阵干涉仪的被动导引头宽带测向方法

被动雷达导引头使用干涉仪进行宽带测向时存在角度模糊。多基线解模糊方法受限于导引头天线安装体积和天线单元直径。探讨了基于圆阵干涉仪的宽带测向问题,提出一种快速宽频段解模糊方法,可根据入射角度选择参考基线组以实现全方位高精度测量。仿真结果表明了此方法的正确性和有效性。     

基于时频交叉乘积的调频连续波SAR干扰方法研究

调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)具有隐蔽性好、成像分辨率高等显著优点,其被广泛应用于军事目标侦察与打击中,如何施加快速有效干扰成为了现今研究的重要问题。提出了一种基于时频交叉乘积的FMCW SAR干扰方法,通过截获信号与干扰图像模板进行调制,生成干扰信号,同时在处理FMCW SAR截获信号的过程中采用去斜处理,使得处理过程中信号采样率大幅降低。所得方法实现了逼真虚假场景生成,减小了干扰机调制过程中的运算复杂度,降低了硬件压力,具有工程可行性。     

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。     

Design of continuous long slot leaky-wave antenna for millimeter wave application

A simple and efficient design scheme of the continuous long slot leaky-wave antenna is developed. The key steps involved in the scheme are summarized. First, the cut-off frequencies of slot waveguides with different slot offsets are obtained by 3D finite-difference time-domain (FDTD) method. Second, the attenuation function αra is estimated by the aperture distribution, and the attenuation function αrs is determined by the slot radiation.Finally, the attenuation function αra is combined with the attenuation function αrs by the coefficient K. And an example in Ka band is presented. Moreover, the return loss of the E-plane Tee-junction (ET) and the radiation pattern of leaky-wave antenna are simulated. The scheme is verified by comparing with the experimental result.     

基于粒子群算法的连续性消耗应急资源调度

以连续性消耗应急过程为背景,运用粒子群算法求解多目标的应急资源调度数学模型.由实际的应用环境,考虑每个出救点应急资源的起始运输量,以应急系统施救成本费用和因施救不及时造成损失的双重角度构造模型的目标函数.针对该模型的特点,设计粒子群算法求解方法和步骤,实现了一步求解.并且讨论了不同参数组合对粒子群算法求解效率的影响.数值算例验证了所建立模型的合理性及其粒子群算法的可行性和有效性.     

Novel antenna selection algorithm based on Tanimoto similarity

A new antenna selection algorithm for multiple input multiple output （MIMO） wireless systems is proposed. The modified Tanimoto coefficient is used to compare the similarity of the rows/columns of the channel matrix. Based on the calculated similarity, the proposed algorithm chooses the antenna subset, which has the maximum product of dissimilarity and Frobenius norm. The proposed algorithm requires low computational complexity as to the optimal selection but with comparative outage capacity and average signal to noise ratio （SNR） performance. It can improve both the outage capacity and the average SNR as compared to random selection. The simulation results are shown to validate our algorithm.     

基于改进联邦滤波的故障隔离与系统重构

为解决故障隔离与系统重构(FIR)问题提出了改进的联邦滤波算法。采用带有备份主系统的联邦滤波结构,避免了由于主系统故障而引发灾难性后果,并针对这一结构提出了分级联邦滤波FIR策略,保证在任何一个子系统故障的情况下的滤波连续性和滤波结构完整,并提高了后续故障的检测能力。在融合算法上提出了分时融合反馈的联邦滤波信息分配方式,大大降低全局被污染的可能性,并提高了系统对渐变故障的检测能力。将该算法应用于多传感器组合导航系统中,仿真结果表明在任何一个子系统故障情况下,滤波器都能提供连续、准确的导航信息。     

基于指数渐变馈电结构的超宽带抛物面天线设计

设计了一种超宽带抛物面天线,将其馈电部分设计为指数渐变形式的四个馈电臂。给出了该天线的设计思想和设计方法,通过电磁仿真着重研究了指数渐变率和馈电臂间夹角对天线性能的影响,并详细分析了天线的阻抗特性和辐射特性。根据所设计的参数制作天线实物并进行测试,实测天线电压驻波比小于2的频带宽度达到0.95 GHz~20 GHz,天线的增益在2 GHz~14 GHz范围内为15.5 dB~30.5 dB。仿真与测试结果表明,该天线具有超宽带和高增益的特点,非常适用于超宽带通信、超宽带雷达以及无线监测与管理等系统。     

高频地波雷达海杂波神经网络选择集成预测

针对高频地波雷达海杂波的混沌特性,提出了一种新的海杂波神经网络集成预测方法。该方法在重构的相空间中估计所有神经网络在预测样本邻域内的预测性能和错误关联,进行神经网络的自适应选择和动态集成,实现海杂波的神经网络集成预测。在OSMAR2000高频地波雷达系统海洋目标实测数据上的测试结果表明,该方法具有较高的海杂波预测精度。     

基于系统异常概率模型的故障分离自动化方法

研究了发动机状态参数异常对发动机整体性能的影响,利用多元统计分析方法建立了状态变量对发动机性能影响的概率模型,用于发动机性能监控过程中的故障分离。根据模型能够计算出发动机性能出现异常时各个状态变量导致此时刻性能异常的概率,据此初步判断哪些状态变量导致发动机性能出现异常,并根据概率的大小对相应部件进行检查,以此来寻找故障源。在某型涡扇发动机性能监控中的应用表明,通过计算异常样本点上各监测参数对样本点异常的影响概率,并结合发动机故障机理分析,能够有效地确定故障源。