Analysis of Mechanically Tunable Frequency Selective Surfaces

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多层复合结构频率选择表面的分析与设计

针对多层复合结构的频率选择表面（frequency selective surface, FSS）的应用场合,使用了一种混合算法。该算法结合了矩量法和谱方法的优点,主要通过计算缝隙单元上的感应电压来获得FSS的透波率。对于任意结构的FSS,都可以采用这种思路高效率地得到计算结果。仿真分析了几种复合结构的FSS,并通过实验验证了算法的有效性。最后,用该算法证明了多层介质对于FSS的重要性。     

利用贝叶斯决策的GBAS保护级完好性风险分配

完好性风险是描述导航系统完好性重要指标之一。美国航空无线电技术委员会(Radio Technical Commission for Aeronautics, RTCA)在其标准DO-245A中提到,可依据Ⅰ类陆基增强系统(groud-based augmentation system, GBAS)地面基准站中的基准台数将保护级完好性风险分配于H₀和H₁假设,用于计算漏检乘积因子和GBAS保护级。此方法未能依据基准台故障情况分配完好性风险概率,导致保护级无法较准确地反映GBAS位置误差。本文利用Bayesian决策,基于最小总错误率准则重新分配H₀和H₁假设下的完好性风险概率。仿真分析了不同基准台数以及不同误差分布下完好性风险概率的分配,并计算了漏检乘积因子和垂直保护级,结果表明在基准台数大于2以及存在零均值或非零均值高斯分布的垂直位置误差时,基于Bayesian决策的完好性分配算法降低了保护级数值。理论分析和仿真实验表明,基于最小总错误率准则重新分配H₀和H₁假设下的完好性风险概率,减小了完好性风险分配的错误率,使保护级紧致地包络实际定位误差。     

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。     

等效电路法分析频率选择表面的双频特性

介绍了等效电路法(equivalent circuit method,ECM)在频率选择表面(frequency selective surfaces,FSS)中的研究及应用,阐述了用ECM分析计算FSS阵列传输特性的基本过程以及几种常用FSS单元的等效电路模.仿真计算了双方环贴片型单元FSS阵列的双频带阻特性,并与前人的试验结果做了对比.比较结果表明,用ECM分析双带FSS的传输特性是可行的.最后,用ECM仿真分析了双方环缝隙型单元的双带通特性.     

Application of FSS to Reduction of Antennas' RCS

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基于极化状态配置的宽带相控阵极化控制方法

传统的固定极化状态存在交叉极化隔离度低且有效的扫描角度范围窄等问题,制约了相控阵雷达中极化信息的充分利用.为提高交叉极化隔离度,并解决宽带相控阵中波束方向图畸变问题,提出一种基于极化状态配置方法的宽带相控阵极化方向图综合方案.通过优化不同波束指向的极化状态,并利用有限长单位冲激响应(finite impulse res...     

虚位技术对相控阵导引头探测性能的影响

为了研究相控阵导引头采用虚位技术后对导弹探测制导性能的影响,根据天线单元置相原理,分析了虚位条件下各天线单元的移相规律及波束指向误差产生的原因,建立了天线波束空间传播模型,根据向量空间关系推导了天线方向图数学模型,建立了子阵扫描条件下的子阵方向图表达式及综合因子方向图表达式,分析并说明了存在初始天线波束角情况下子阵扫描对量化副瓣的影响。仿真结果表明,虚位技术会带来波束指向误差,由于子阵扫描,子阵的零点位置与综合因子栅瓣位置基本重合,不会带来过大的量化副瓣电平。     

机身共形圆台阵结构对地杂波谱特性影响分析

针对共形阵情形下,采样协方差矩阵求逆(sampling matrix inversion, SMI)得到的最小方差谱会发生很大程度的展宽,进而影响目标检测性能的问题,提出了增益谱分析方法。该方法利用增益权进行杂波处理,即在权中考虑了阵元增益,因此能够更好地对实际杂波进行匹配。在所提方法的基础上,重点分析了机身共形圆台阵圆心角和阵元主瓣宽度对杂波特征值、最小方差谱及增益谱的影响,为实际共形阵杂波抑制时共形阵结构的选择提供了重要的指导意义。仿真结果表明,较大的主瓣宽度可以使最小方差谱展宽减小,而较大的圆心角可以使增益谱的性能更优,并且,利用增益权处理可以有效提高主瓣杂波下目标的检测性能,且当圆心角较大时,增益权的处理结果明显优于传统SMI。     

多载频MIMO雷达距离栅瓣抑制方法

多载频多输入多输出 (multiple-input multiple-output,MIMO）雷达采用稀布阵发射多载频调频连续波（frequency modulated continuous wave,FMCW）信号,阵列接收目标回波。分析了多载频MIMO雷达的信号模型,给出了发射接收综合处理过程,分析了距离栅瓣产生机理,讨论了子带宽和天线频差取不同值时距离栅瓣的分布情况,提出了基于加权和离散傅里叶变换 (discrete Fourier transform,DFT)的距离栅瓣抑制方法。加权法是在综合的同时完成距离栅瓣抑制,DFT法则是在脉压时完成。仿真结果表明,两种方法均能实现距离栅瓣的有效抑制。     

基于频控阵的递推最小二乘波束形成算法

频控阵通过在阵元间加入远小于载频的频率增量,使波束的空间分布距离角度二维相关。基于频控阵基本结构,引入两种接收信号处理机制,并对其进行理论推导分析,仿真表明两种机制均能有效接收信号。针对指向误差存在,导向矢量失配导致主瓣发生偏移问题,采用递推最小二乘波束形成算法处理。仿真结果表明,存在指向误差时,该算法在两种机制中均能在目标位置形成主瓣,在干扰位置形成零陷,验证了算法在频控阵中应用的稳健性。     

Single-layer angularly-stable bandpass frequency-selective surface with interdigital resonator

A miniaturized periodic element for constructing bandpass frequency selective surface(FSS)independent of in-cident angles and polarizations is presented.An inte...     

地物背景下的运动目标频域带宽合成方法

在频率步进雷达中,利用带宽合成技术进行距离成像,具有距离像不模糊范围大、栅瓣电平低等优点。但对地物杂波下的运动目标成像时,距离像信杂比低,并且栅瓣电平对多普勒频移很敏感。提出一种改进的频域带宽合成方案。首先研究了多普勒域抗杂波的参数设计问题,然后设计了二维杂波滤波器实现了抗杂波,最后利用脉间相参处理后的信号特性提出了一种运动补偿方法,有效抑制了距离像的栅瓣电平。外场试验结果验证了方案的优势。     

空域滤波增益可调节的定向性均匀圆形阵列波达角估计

针对定向性均匀圆形阵列因单元天线的位置、主瓣指向及方向函数等因素造成信号来波落入天线旁瓣或零陷内, 从而导致部分单元天线接收的信号信噪比低、信息失效的问题, 首先研究了定向性均匀圆形阵列天线的方向性增益及功率波束角, 随后进一步分析了连续激励在定向性均匀圆阵远场的幅频响应, 最后提出了一种与波数无关的基于半功率波束宽度、增益可调节的空域滤波波达角估计模型。仿真实验结果表明, 与其他模型相比该模型在低信噪比下具有估计精度高、参与天线少的优点。与传统的定向性波达角估计模型相比, 当信噪比为-20 dB时, 该模型的临近空间角度分辨力明显优于前者, 并且随着可调节滤波增益至10 dB, 其临近角度的峰值隔离度可达65 dB。     

圆阵中解相干干扰信号的GS算法

为了使应用于均匀圆阵中的Gram-Schmidt正交化算法具有解相干干扰信号的能力,首先通过预处理技术把均匀圆阵转换为模式空间的均匀线阵,进而采用空间平滑技术构造协方差矩阵,再利用GS正交化获得自适应权重.计算机仿真证明了该方法的有效性并表明其具有较快的收敛速度.     

基于虚拟孔径投影的共形阵MIMO雷达发射波形设计

为了克服共形阵天线单元指向互异带来波形旁瓣高的缺点,该文以圆弧阵为例,提出一种基于虚拟孔径投影的共形阵多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)雷达发射波形设计方法。该方法首先对各阵元指向进行精确建模,并通过共形阵虚拟投影方法,获得规则虚拟投影阵列;其次向量化发射信号矩阵,将发射波形设计问题转为发射信号协方差矩阵降秩问题;最后通过log det heuristic 算法获得针对该虚拟阵列波形设计的凸优化数学模型,并利用凸优化工具箱对其求解。仿真结果表明,相较于现有方法,该方法能够对共形阵MIMO雷达设计更低旁瓣的发射波形。     

运用GA和FFT确定稀疏阵列的激励幅度

针对天线单元沿阵列中心非对称分布的稀疏直线阵列(单元从间距为半波长的规则栅格中稀疏),讨论了以激励幅度分布为决策变量,以最大相对旁瓣电平为优化目标的遗传算法(genetic algorithm,GA),运用个体的真值编码及其中间重组的交叉方法改进了遗传算法的收敛性能。由于阵元间距是栅格的整数倍,因此GA中凭借离散傅里叶变换,使适应度函数的计算可利用高效的FFT算法。仿真中对一个154阵元、孔径约100倍波长的非对称稀疏线阵的激励幅度进行优化,使其副瓣电平下降了1.36dB。两个仿真实例证实了算法的有效性。     

相控阵雷达旁瓣对消工作模式研究

从解矩阵方程的角度出发 ,在理论上分析了雷达旁瓣对消系统对消旁瓣干扰的工作原理 ,并由此得出了雷达实现最佳旁瓣干扰对消所需满足的条件 ,同时给出了实际的雷达旁瓣对消系统可能的四种工作模式 ,并比较了其优缺点。给出的最佳旁瓣对消条件 ,在雷达旁瓣对消系统的整体设计和对消系统性能的分析中将具有实际的指导意义。     

基于MVDR波束形成的FDA平台外干扰抑制

针对频控阵(frequency diverse array, FDA)在对与目标位置相近的平台外干扰进行抑制时, 传统FDA与非线性频偏结合不能实现距离-角度去耦合、对数递增FDA主瓣展宽较大和汉明窗加权FDA距离维旁瓣过高的问题, 在充分研究汉明窗加权的线性FDA(Hamming linear FDA, HL-FDA)方案的基础上, 对4种频偏方案的性能进行了分析, 提出采用FDA多输入多输出结构代替传统的一维均匀线性FDA结构, 通过结合最小方差无失真响应(minimum variance distortion free respinse, MVDR)准则, 将HL-FDA应用到MVDR自适应波束形成层面, 对平台外干扰进行抑制。仿真验证了HL-FDA在结合MVDR自适应波束形成算法后能有效地对抗距离-角度二维平台外干扰。     

基于粒子群优化的圆阵列波束形成方法

围绕均匀圆阵列(uniform circular array, UCA)在波束形成中存在的波束主瓣宽、旁瓣电平高的问题,提出了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法的圆阵列波束形成方法。通过对UCA的输出信号进行模式空间变换,将UCA数据转换为虚拟均匀线阵数据形式。利用PSO算法充分挖掘均匀线阵各阵元间数据信息,进行阵元拓展,从而实现阵列阵元数及孔径尺度的增加,实现降低阵列波束主瓣宽度及旁瓣电平的目的。实验结果表明,在适当增加计算复杂度的前提下,利用PSO算法对阵列进行阵元拓展可以显著地提高波束形成质量,且适用于自适应波束形成。