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。     

面向应用的射频仿真系统近场效应误差修正

根据当前射频仿真系统的具体应用,介绍了用单脉冲比幅测角方式的近场效应修正方法。通过计算导引头的到达角误差,在三元天线组振幅的梯度方向上调整振幅幅值,使到达角误差趋于零。由此时的三元天线组振幅值计算合成目标的位置,生成方位角和俯仰角的近场效应误差修正表格。推导出适合于波导裂缝阵天线导引头的单脉冲比幅测角模型,并针对均匀圆形阵的波导裂缝阵天线特点,简化了单脉冲比幅测角时所需要的和、差信号的计算方法。本文方法所生成的近场效应误差修正表格对方位角的精度及对俯仰角的精度。满足实际应用的精度误差要求。简化后的单脉冲比幅测角在满足精度要求的同时,降低了算法的复杂度,平均提高程序运行时间55%。     

半实物射频仿真的误差联合概率密度函数分析

为了更详尽地描述仿真误差, 对基于三元组的半实物射频仿真的仿真角度误差二维联合概率密度函数(probability density function, PDF)进行了详细研究, 给出了仿真误差的方向性分布。基于重心公式, 在设定馈电幅度相对误差满足高斯分布的基础上, 给出了两个角度方向上的仿真角度误差的联合PDF。结果表明, 三元组对不同方向处的点目标的仿真误差二维联合PDF存在差异; 两个角度方向上的仿真角度误差会存在相关性, 且该相关性会随点目标位置的不同而不同。由于平行于航迹方向与垂直于航迹方向的角度误差对系统的影响不同, 该工作有利于对于半实物射频仿真的等效性进行更精细的评估。     

耦合对半实物射频仿真的影响分析

三元组射频仿真是电子系统进行外场试验前的必要步骤,仿真的有效性取决于电子系统在室内仿真与外场试验下的响应一致性。研究了耦合效应对三元组射频仿真的影响。通过理论分析与全波电磁计算,分析了发射端三元组单元间的耦合、接收〖JP3〗端单元间耦合对仿真的影响。结果表明,当接收端方向图在三元组邻域内均匀时,发射端的单元间耦合可以忽略;当接收端各支路的天线之间耦合参数与电磁波照射方向无关时,接收端耦合对射频仿真无影响。基于文中参数,发射端耦合、接收端耦合造成的仿真误差分别低于总仿真误差两个数量级、一个数量级。     

基于分集技术的射频仿真角度精度提高

研究了提高射频仿真系统的角度精度的方法。提出了三元组分集技术,该技术通过使用多个三元组同时对同一个点目标进行模拟来提高仿真角度精度。不同三元组具有相互独立的角度误差的电磁能流在空中汇集,称之为空间合并。当各三元组的能流配以合适的权重时,空间合并会给出最佳的角度精度。该文依据最大比率合并算法,给出了各三元组的最佳权重。当5个三元组进行分集时,仿真角度误差的方差可以减小到原来的60%以下。参与分集的三元组数目越大,仿真角度精度越高。这对于进一步提高三元组射频仿真精度具有理论意义和实用价值。     

基于近场散射模型的超低空目标雷达回波模拟

近区超低空目标具有更为复杂的电磁散射机理,需要建立更为精细灵活的回波模型.基于改进的物理光学与等效电磁流方法建立了目标的近场散射模型,结合面元模型与"四路径"模型提出环境与多径的近区散射计算方法.利用建立的电磁模型,以雷达导引头探测近区超低空目标为应用背景,建立了雷达回波信号模型.验证了近场电磁模型的有效性,仿真分析了...     

基于多元组提高射频仿真角度精度的方法

射频仿真技术在弹载射频系统的研发过程中发挥着重要作用,然而现有基于传统三元组的射频仿真系统角度精度的进一步提高存在瓶颈。研究了利用多元组结构来提高角度精度的方法,相较于传统的三元组,多元组的幅度取值存在冗余,可以通过优化求解,获得各辐射单元的最优的幅度取值,给出了在此最优幅度下多元组所能达到的最优仿真角度误差方差的表达式。数值计算结果表明,幅度优化后的多元组能够显著提高射频仿真系统的角度精度。研究结果对于射频仿真技术能力的提升具有理论意义和应用价值。     

幅相误差对射频仿真系统目标位置精度的影响

依据电磁场理论，直接从三元组出发推导了射频仿真系统目标视在角位置方程。用数字仿真的手段，在整个阵面上随机均匀取点并模拟实际系统所产生的幅相误差，得出了几种情况下目标位置误差的统计分布，给出了它们的均值和方差。     

近场大转角情况下水下转台目标成像研究

针对近场大转角情况下水下转台目标成像问题,建立了目标回波信号模型,根据近场条件的特点将投影层析算法进行适当地修正后,用于解决当目标转动角度较大时运用距离-多普勒算法对其成像存在的越分辨单元走动难题.利用修正后的算法实现了多点目标以及刚性椭球目标的仿真成像,结果表明运用该算法可获得近场大转角情况下的水下转台目标成像.     

编队卫星InSAR空间基线修正的建模与精度分析

星载GPS接收机相对定位获得的编队星间基线,与用于星载InSAR测高的基线并不相同.给出了从GPS测量基线到InSAR测高基线的关联建模,包括天线相位中心与几何中心的偏差修正、GPS接收机到SAR天线的安装部位修正以及基线矢量的坐标系转换等环节.推导了基线的修正和转换公式,并进行了相应的精度分析.对于极限基线之内的宽编队,相位中心变化造成的基线差别在亚毫米量级,一些时刻达到与测高基线精度指标相当的厘米量级,必须加以修正;在编队中由于三轴稳定卫星之间的相对姿态数值通常较小,坐标系转换误差引起的基线修正误差在亚毫米量级.     

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.     

结合天线互耦分析的同车电台射频干扰对消

伴随战场指挥通信系统的复杂化,车载多部军用超短波(very high frequency,VHF)电台间互扰问题日益突出。针对同车电台间互扰问题,提出了结合天线近场耦合计算的射频干扰自适应对消方法,在此基础上推导出了耦合计算误差影响系统收敛时间的解析表达式。该方法通过预先建立同车收发天线近场模型,计算得出收发天线间耦合系数和相位失真度,再利用该结果设定自适应干扰对消链路的初始参数,缩短了射频自适应干扰对消算法的收敛时间。仿真表明,所提方法在不降低对消比情况下,与现有的自适应对消方法相比收敛时间缩短了30%以上,同时也验证了计算误差影响收敛时间解析表达式的正确性。     

分布式SAR空间状态与测高基线的关联建模及误差分析

给出了测量坐标系下获得的基线矢量到分布式合成孔径雷达（SAR）测高所需基线矢量的转换公式,然后利用误差分析理论,建立了它们之间的误差传播模型,最后通过仿真,对影响分布式SAR测高基线确定精度的主要误差因素进行了详细分析。     

阵列射频仿真系统精度改进方法研究

首次提出了采用辐射目标喇叭天线的等效相位中心坐标代替其机械位置坐标进行合成目标解算的系统精度修正方法.首先简述了射频仿真系统模拟目标的原理,分析了由球面天线阵所构成的射频仿真系统的误差源,然后从系统各方面综合作用下所呈现的总误差出发,结合实际使用和测试的经验,提出一种基于误差补偿的系统精度修正方法,最后对该方法进行了实验验证.结果表明:用天线的电位置进行目标合成,可以抵消掉大部分的系统误差,使得仿真精度得到了极大地提高.     

复合导引头交接班成功概率的建模与仿真

中、末制导交班是复合导引头需要重点解决的问题的之一.将交接班成功概率分解为目标落在末制导导引头视场内的概率和导引头对目标的检测概率,根据交接班参数计算的需要对复杂的导弹空气动力学方程和制导系统模型进行了简化,建立了一个包含多种主-要误差源的交接班成功概率模型,可仿真生成任意时刻的交接班成功概率.对典型场景的仿真验证了该模型的合理性和实效性.     

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。     

基于简化模型的天线罩寄生回路稳定性分析

针对由天线罩误差引起的寄生回路影响制导系统稳定性的问题，提出了基于状态空间简化模型的天线罩寄生回路稳定性分析方法。为了准确分析天线罩误差特性对制导系统稳定性的影响，首先建立包含天线罩误差特性的导引头部件级模型，并采用低阶等效系统拟配方法建立导引头简化模型。该简化模型能够准确表征导引头的工作特性，并有效降低了制导回路状态空间简化模型的阶数；在此基础上，采用小扰动线性化方法建立制导/控制/弹体多回路线性时不变(linear time invariant, LTI)简化模型，并与导引头低阶等效模型结合，建立了包含天线罩误差斜率参数的制导回路，以简化模型状态空间描述形式。基于以上引入天线罩误差特性的制导回路状态空间模型，采用根轨迹方法分析确定了天线罩误差斜率的稳定域，分析了不同的天线罩误差斜率对制导系统稳定性的影响规律。最后，基于制导回路非线性模型进行仿真验证，仿真结果验证了基于简化模型的天线罩寄生回路稳定性分析方法的正确性。     

三维场景SAR射频仿真技术研究

三维场景合成孔径雷达（SAR）射频仿真对于SAR系统调试、SAR信号处理算法的研究具有重要意义。SAR射频回波信号仿真是SAR射频仿真技术的核心。结合SAR回波模型,在SAR射频仿真总体方案的基础上,提出了三维场景SAR射频回波实时仿真方法,根据SAR雷达平台飞行航迹信息实时计算成像场景后向散射系数、雷达与目标距离、遮挡因子、天线方向图加权因子等关键参数,实现了三维场景的SAR射频回波信号实时模拟,验证了该方法的正确性。     

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。