高频地波超视距雷达的极化滤波技术研究

在极化域内分析了按输出干扰最小为原则的极化滤波算法固有的抗干扰能力 ,指出了其抗干扰能力的有限性。对高频地波超视距雷达抑制天波电台干扰问题进行了研究。提出了单通道加权法 ,有效地减小了极化不匹配损失 ,提高了极化滤波的抗干扰能力。最后讨论了实际系统中 ,天线的去极化作用及其补偿方法。     

具有极化滤波的地波超视距雷达正交双极化天线

采用自适应极化滤波来克服同方位、同频率信号对地波超视距雷达的干扰，需要一个正交的双极化接收天线系统。本文给出了由地波超视距雷达接收天线阵和一个水平对称短振子天线构成的正交双极化天线，并讨论了在理想地面情况下，以接收天线阵中心为坐标原点时，该系统的方向函数     

单极化雷达的空域零相移干扰抑制极化滤波器

单极化雷达不具备极化信息获取和处理能力,这对极化域抗干扰造成了根本性的困难。利用天线在空域扫描时对来波的空域极化调制效应,研究了单极化雷达回波信号的极化分解与极化参数等估计方法。在此基础上,讨论了一种空域零相移干扰抑制极化滤波器的设计方法。该法不仅能够有效抑制干扰,而且不会造成目标信号的幅度和相位失真,实现了雷达相参处理和极化信息处理的兼容工作。仿真和实测数据验证了方法的有效性和可行性。     

变极化技术抗干扰效能分析

针对变极化技术抗干扰的效能评估问题,以变极化技术抗单一积极干扰效能的评估方法为基础,分析了雷达探测区存在两个线性极化干扰波时变极化技术的抗干扰效能,得出了极化抗干扰得益与两干扰能量比以及极化状态点球半径夹角之间的定量关系。并进一步讨论了雷达探测区存在两个任意极化干扰波以及多个任意极化干扰波时的抗干扰评估方法。实验结果表明,变极化技术抗单一极化有源干扰得益大于20 dB,变极化技术抗复合积极干扰得益大于3 dB。     

共口径双圆极化微带天线

针对圆极化天线轴比带宽较窄的问题，设计了一种由两个威尔金森功分器和两个环形电桥馈电的四馈双圆极化微带贴片天线。由于馈电网络不同端口在馈电时其输出信号相移方向相反, 因此可以辐射左、右旋圆极化波。双圆极化馈电网络具有结构简单、性能可靠特点。辐射贴片采用顶点相对的4个三角形贴片加载T形枝节, 并采用背馈的形式实现了天线紧凑的结构。在2.4~2.48 GHz频段内天线实测中心频点S₁₁小于-15 dB, 端口1的左旋圆极化轴比小于2 dB, 端口2的右旋圆极化轴比小于1.5 dB, 与同类型相近尺寸的天线相比具有较宽的轴比带宽。对其远场辐射方向图进行了仿真和测试, 结果表明这种四馈电结构改善了辐射方向图的对称性和轴比。     

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。     

用频装备强场电磁辐射效应等效试验方法

针对现有差模注入等效试验方法局限性导致的误差,基于电磁场理论分析了误差产生原因,提出了天线耦合途径下的校正方法,实现了注入试验结果与测试标准要求的电磁辐射试验结果等效.以复杂电磁环境下易出现干扰损伤效应的用频装备为研究对象,将通信电台这一典型用频装备作为受试设备,开展了带内和带外阻塞效应强场电磁辐射等效注入试验,提出了...     

结构误差对阵列天线极化特性的影响分析

研究了阵列天线阵面变形导致的单元极化差异对天线辐射性能的影响。基于变形后单元的位置,通过3次坐标转换,建立了阵列天线全局球坐标系旋转变换到任意指向单元局部球坐标系的一般步骤,以得到单元在全局坐标系下的极化方向图,并在远场叠加的过程中考虑了单元位置误差的影响。通过对9×5元面阵的数值仿真,得到了可供工程参考的结论。     

高频地波雷达电台干扰的抑制

为抑制高频地波雷达电台干扰,提出用线性极化变换(LPVT)、非线性极化变换(NLPVT)和多凹口逻辑积极化(MLP)滤波相结合进行极化处理的方法。通过减小干扰极化状态的散落区域,降低干扰散落中心的不确定性,有效提高了滤波器性能。为实现实时处理,利用改进的多凹口逻辑积极化滤波算法解决了处理速度和凹口数量之间的矛盾。结合实际录取的高频雷达电台干扰数据,通过仿真实验证明该方法的有效性。实际雷达数据处理结果表明该方法可使信干比改善20dB以上。     

基于ESPRIT算法的柱面共形阵列天线DOA估计

由于共形天线阵列流形的多极化特性(polarization-diversity,PD),信源方位参数与极化状态的“耦合”是实现共形阵列天线波达方向(direction-of-arrival, DOA)估计的主要难点。针对柱面共形阵列天线的特点,建立了柱面共形阵列天线的导向矢量模型;通过合理的阵元排列结构设计,结合ESPRIT (estimation of signal parameters via rotational invariance techniques)算法参数估计的特点,实现了信源极化状态与方位参数的去耦合,推导了ESPRIT算法多参数估计的参数配对方法,最终提出了柱面共形阵列天线盲极化DOA估计算法。计算机Monte Carlo仿真实验验证了所提算法的有效性。     

基于正交频率分集的目标全极化瞬时测量方法

针对当前雷达目标瞬时全极化测量方法仅限于窄带应用的不足,结合正交频率分集复用原理,设计了一种用于宽带全极化瞬时测量的雷达信号波形。通过选择合适的测量频点、测量频差等参数,可在频域消除子载波互扰误差,获取雷达目标在各测量频点的极化散射矩阵。在建立回波信号模型基础上,给出了极化散射矩阵估计算法,并分析了多普勒频移补偿误差对测量结果的影响。仿真结果表明,当信噪比大于5 dB时,极化散射矩阵在各测量频点的相对测量误差小于-20 dB,验证了该方法的有效性。     

双插值拟合的共形电磁矢量传感器阵列解相干

共形电磁矢量传感器阵列依附在共形载体的几何表面上, 具有很高的分布自由度。但是不同传感器回波的极化矢量随着所依附的共形载体法线指向的变化而变化, 导致无法直接用平滑类算法解决相干信号的参数估计问题。本文创造性地利用双插值拟合思想, 将子阵列虚拟平移后得到一个同极化分量的插值子阵列, 然后对插值子阵列进行极化平滑估计目标参数。同时, 为了降低插值拟合误差对插值子阵列数据的影响, 提出了一种双插值拟合方法实现了回波解相干并有效估计了信号的二维角度和二维极化角。最后,数值结果分析了双插值拟合误差和解相干性能。     

基于极化域波达因子的飞行器群内近距定位

研究飞行器群内近距定位,可改善飞行器群生存能力,飞行器群载电磁矢量传感器位置误差等因素造成了群内定位困难,根据机载缺损电磁矢量传感器姿态位置与接收信号之间的变化规律,建立飞行器群载传感器阵列全孔径导向矢量。根据信号时间、极化和空域相位延迟三维数据结构关系,采用盲信号极化状态等参数的极化域波达因子探测法,保留传感器在机身中安装姿态和位置信息,计算电磁波空间谱, 汇聚目标信息,实现飞行器群对短距多目标定位。对飞行器位置误差不敏感,解决短距目标极化参数随接收位置变化、交叉极化、增益/相位漂移和接收机位置误差问题。仿真试验表明该算法有效。     

Calibration method of phase distortions for cross polarization channel of instantaneous polarization radar system

A novel poladmetric calibration method for new target property measurement radar system is presented.Its application in the real radar system is also discussed.The analysis indicates that instantaneous polarization radar (IPR) has inherent cross-polarization measurement error.The proposed method can effectively eliminate this error,and thus enhance the polarization scattering matrix (PSM) measurement precision.The phase error caused by digital receiver's direct iF sampling and mixing of two orthogonal polarization channels can be removed.Consequently,the inherent error of target polarization scattering measurement of the instantaneous polarization radar system is well revised.It has good reference value for further plcarimetric calibration and high practical application prospect.     

微观瑞利散射下的大气偏振建模仿真

针对传统宏观大气偏振建模的信息单一性和表征模糊性问题,采用一种新的大气偏振建模算法。该方法依据瑞利散射理论,采用电场矢量描述光波,研究微观粒子对自然光电场矢量振动方向变化,得到散射光的偏振强度和偏振主方向。建立东北天坐标系,推导与天球坐标系间的转换过程,将单粒子瑞利散射扩展至全天域多点散射,形成大气偏振模式。仿真结果表明,新方法可以准确计算不同时刻不同地点的大气偏振分布信息,与传统方法中所获得的偏振角相比,本方法可以提供更丰富的三维方向信息,并具有良好的拓展特性,用于多因素大气偏振建模。     

基于强电磁脉冲的车辆电磁屏蔽效能仿真分析

强电磁脉冲对车辆电子设备的破坏效应是十分严重的,而电磁屏蔽是有效减少电磁干扰的方法。利用传输线方法（TLM）研究车辆整体在强电磁脉冲（EMP）作用下增加屏蔽材料对电磁屏蔽产生的效果,分析了入射平面波入射方向和极化方向对此电磁环境下屏蔽效能的影响。仿真实验表明车体上增加金属材料屏蔽层对电磁脉冲屏蔽的影响是比较显著的,且电磁脉冲激励源的传播方向和极化方向是影响屏蔽效能的重要因素。

Abstract：

The destructive effect of electronic equipment in vehicle is quite serious in high power electromagnetic pulse.The electromagnetic shielding is an effective way to reduce electromagnetic interference.The electromagnetic shielding effectiveness of whole vehicles under the condition of high power electromagnetic pulse （EMP） was analyzed by transmission line method （TLM）.The impact analysis of shielding effectiveness of the incident plane wave direction and polarization direction was given.Simulation results show that adding metal shielding layers on vehicle body has significant effect on the reduction of high power electromagnetic pulse,and the shielding effectiveness is related to incident wave propagation direction and polarization direction.     

基于几何精度稀释的矢量潜标最优布站

矢量潜标阵列是重要的反潜警戒声纳系统, 其目标精确定位能力能够为反潜警戒提供重要的信息支撑。对此, 以几何精度稀释(geometrical dilution of precision, GDOP)为定位系统性能评价指标, 推导了多阵元情况下基于到达方向定位(direction of arrival, DOA)及基于到达时差(time difference of arrival, TDOA)定位的GDOP表达式, 并仿真比较了不同阵元数量对定位性能的影响, 不同布站几何的阵列半径敏感度、测量误差敏感度、站址误差敏感度和有效作用范围等。结合潜标阵列实际应用环境, 通过仿真结果对比可以发现, 四元Y型阵是基于GDOP衡量标准的矢量潜标阵列的最优布站。     

反射张量在射线追踪法中的应用

针对射线追踪法(shooting and bouncing ray, SBR)中反射路径计算,提出了采用反射张量表示单次和多次反射作用的方法,并进行了详细推导。对于同一反射路径,射线方向、极化方向的变化可以用同一个张量与原方向的点积表示。通过分析张量的运算,研究了单站情形不同极化下射线追踪法计算结果。算例表明,反射张量表示方法用于射线追踪法正确、有效,可方便地对各种构型的散射目标进行分析研究。     

基于宽带相位修正的散射矩阵变极化基测量

针对目标极化散射矩阵测量中,极化变换过程要求矩阵各元素具有高度的相位一致性,但实际测量很难达到,进而造成变极化基测量结果误差较大的问题.推导了一般化的极化基变换过程,分析了测试系统极化支路相位非对称性对极化变换的影响,结合宽带时频变换算法特征,提出了一种基于宽带高分辨的散射矩阵元素相位修正方法,并通过标准体的实际测量验...