阻抗加载对导体柱微波成像的影响

本文研究阻抗加载对雷达目标微波成像的影响。首先以一个表面多阻抗加载导体圆柱为例，详细分析了它在不同加载波参数下的理论成像结果，然后讨论了在微波暗室中对实际缩比模型的实验成像结果。研究表明，有载目标将对成像制导技术带来很大威胁，加载技术可使目标强散射源平滑，产生分布式多散射源甚至扩展到目标尺度以外。因此，有载目标微波成像及其特征提取是一个新的研究方向。     

多表面阻抗加载凸导体柱的电磁散射

飞行器隐身技术之一是阻抗加载。本文研究充电大尺寸(ka=10)任意截面多表面阻抗加载凸导体柱的电磁散射。问题的反应积分方程是采用组合Fock理论和矩量法的混合方法建立,并由Leontovich阻抗边界条件来求解的。对一个多表面阻抗加载圆柱体的混合法的数值分析表明,利用多表面阻抗加载,可实现较大角范围内后向雷达散射截面(RCS)的减缩,并同时产生后向散射相位的强烈跃变,从而获得大的角闪烁线偏差,这是一种新的隐蔽技术措施。     

利用MoM和LIBC求解材料涂覆导体平板的后向散射

利用矩量法结合Leontovich阻抗边界条件求解材料涂覆导体平板的后向散射问题，并与PO和UTD的计算结果进行了比较，理论与测量验证了该方法的有效性。通过分析不同材料参数或不同平板尺寸对材料涂覆导体平板后向散射的影响，得到一些有益的结论。     

MPI并行矩量法计算二维粗糙面波束电磁散射

通过有限脉冲响应滤波器理论和快速傅里叶变换方法,模拟了二维高斯随机粗糙面。从电场积分方程出发,利用RWG (Rao-Wilton-Glisson)基函数矩量法结合Galerkin方法,在PC集群并行平台上研究了二维导体高斯粗糙面对波束的电磁散射特性。为使得PC集群信息传递接口(message passing interface, MPI) 并行平台上各参与运算的各进程的负载平衡,对整个阻抗矩阵按行分块,并详细讨论了并行共轭梯度法求解矩量法矩阵方程的并行实现过程。最后在PC集群MPI并行平台上进行数值实验,分析了在波束入射条件下,均方根高度、相关长度和极化方式对二维导体高斯粗糙面的电磁散射特性的影响。     

加载复合平面的缝隙天线RCS特性研究

分析了人工磁导体和理想电导体复合表面对入射电磁波反射相位相差180°的特点。通过合理设计两个表面的比例,可以实现复合平面结构后向电磁散射的抑制。将该复合表面应用于缝隙天线的设计,达到了在不影响天线辐射效能的同时减少雷达反射截面积(radar cross-section, RCS)的目的。实测结果表明,加载复合表面的缝隙天线在设计频带内的RCS减少了10~15 dB,进一步验证了复合平面对后向电磁散射的抑制效果。     

双冗余机制下的传输线特征阻抗分析

航天系统中双点双线等冗余机制, 可能造成传输线并联阻抗变化及信号恶化。针对该问题, 基于多导体传输线理论, 建立了冗余机制下的并联阻抗计算模型, 并对3种常用的共屏蔽结构下5种冗余连接方式的阻抗进行了理论分析和仿真分析。理论分析表明, 冗余电缆组件的阻抗受电缆参数分布矩阵和冗余特征矩阵共同影响。仿真结果表明,四扭结构具有较好的阻抗连续性。与独立的屏蔽结构相比,电缆的四扭结构可以在保持阻抗连续性的同时减轻电缆组件的重量,为运载火箭冗余电缆网的设计提供经验和参考。     

雷达目标远区角闪烁线偏差与观察距离无关的一般性证明

和利用高频区散射中心模型计算目标角闪烁不同,直接从Stratton-Chu积分公式出发给出了目标散射场分量随观察距离的变化关系,并证明在远区近似条件下任意目标的远区角闪烁线偏差与目标观察距离无关,只跟目标本身电尺寸、形状及观察目标方向有关。利用驻相法说明所提方法和散射中心建模方法在高频区的结果是一致的,而所提方法适合在全频带上分析目标角闪烁,更具一般性。最后利用电场积分方程结合矩量法计算了有限大导体平板和有限长导体圆柱的角闪烁线偏差,验证了目标远区角闪烁线偏差与观察距离无关。     

雷达目标特征信号在导弹制导中的作用

对雷达和导弹制导系统的设计师来说,隐身飞机的目标特征信号是诱人的。本文将提出一些新的隐身目标特征信号,它包括有低自由度的x~2统计分布模型,宽带频率特性,非线性谐波响应,极化本征值以及双基地散射等。隐身飞行器表面实施阻抗加载将增大目标角闪烁,并使目标成象畸变。部分仿真结果与理论估算相一致。     

几种典型目标的角闪烁特性分析

从角闪烁的概念出发分析了谐振区典型目标的角闪烁特性。利用解析方法给出了无限长导体圆柱角闪烁的产生机理,角闪烁与电尺寸的关系;利用矩量法求解电磁场积分方程,分析了导体平板和有限长导体圆柱的远区散射场和波印廷矢量,发现导体平板和有限长导体圆柱的波印廷矢量在球坐标系下的3个分量随远区观察距离的平方衰减,因此对导体平板和有限长导体圆柱来说,由波印廷矢量法计算所得的角闪烁与观察距离有关。     

基于矩阵降维的MoM-PO电磁散射混合算法

针对包含精细结构的电大尺寸目标电磁散射快速计算问题，提出了一种计算包含精细结构的电大尺寸目标电磁散射问题的基于矩阵降维的混合算法。该方法在Rao-Wilton-Glisson基函数矩量法(method of moment, MoM)的基础上，对目标区域进行划分，完成阻抗矩阵的分块和未知量的分离，再由矩量区与物理光学(physical optics, PO)区之间的电流相互作用构造耦合转移矩阵和激励转移矩阵，从而建立两个区域未知量之间的线性关系，进而完成对阻抗矩阵的降维，最终从矩阵运算角度构建了一种MoM-PO混合算法。其中，使用等效电偶极子模型简化双重积分计算，进一步减少矩阵元素的计算量；阻抗矩阵的阶数大幅减少，避免了大规模矩阵方程的求解计算。算例结果表明，与传统的低频算法相比，该算法既保证了计算精度，又提高了计算效率。     

Synthesis of Load Impedances That Reduce TE-Scatering from Conducting Cylinder with Arbitrary Cross Section

ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＬｏａｄＩｍｐｅｄａｎｃｅｓＴｈａｔＲｅｄｕｃｅＴＥ－ＳｃａｔｅｒｉｎｇｆｒｏｍＣｏｎｄｕｃｔｉｎｇＣｙｌｉｎｄｅｒｗｉｔｈＡｒｂｉｔｒａｒｙＣｒｏｓＳｅｃｔｉｏｎＹｉｎＨｏｎｇｃｈｅｎｇＡｉｒＦｏｒｃｅＲａｄａｒＲｅｓｅａｒｃ...     

基于神经网络的机器人阻抗控制研究

基于神经网络非线性补偿器原理,本文提出了一种机器人新型顺应控制方案,外力信号通过一个二阶阻抗模型来修正期望输入,神经网络非线性补偿器用于补偿机器人有界干扰和未建模动态,提出了机器人模型学习方案,仿真结果证明了学习过程的有效性以及顺应控制的渐近稳定性。     

混合交通方式划分与交通分配联合模型

目前我国很多城市各种类型车辆混合行驶，本文重点研究对称混合交通条件下方式划分与交通分配联合模型。描述了UE原则的变分不等式问题。在对称混合交通条件下，证明该联合模型的最优性条件与Wardrop用户均衡原则等价，以及路段流量最优解的唯一性，得到了Loglt形式的分担率模型。对实现该联合模型算法，提高算法的效率具有指导作用。     

A New Stealth Technique for Vehicles Based on the Enhancement of Angular Glint

A general 2-D problem of electromagnetic scattering from a multiple cavity-backed longitudinally loaded slotted perfectly conducting cylinder with arbitrary cross section is formulated. The formulation is used to account for the scattered field from the scale models, for which, a series of experiments has been conducted in an anechoic chamber. Quite good agreement between theory and experiment is obtained. The analysis of the experimental results near resonant frequency shows that the reduction of backscattering radar cross section over wide aspect angles, and the dominant enhancement of target angular glint (linear deviation) can be achieved by impedance loading such as multiple cavity-backed slots, which realizes a new stealth technique for vehicles.     

铁氧体基片高方向性微带定向耦合器设计

本文叙述了设计高方向性微带定向耦合器的方法,综合出了一套较精确而实用的计算公式。此公式适用于设计陶瓷基片微带定向耦合器,经引入有效磁导率μ_(deff)后又可用于铁氧体基片微带定向耦合器设计。这套公式比较直观,便于编制程序以进行计算机辅助设计(CAD)。我们用铁氧体基片研究出了耦合度C=-6dB～-20dB之间不同波段上高方向性微带耦合器,这些器件已正式用于雷达系统。     

一种降低弹翼RCS的技术方案研究

简述了弹翼电磁散射机理 ,阐述了电磁阻抗匹配的基本原理 ,设计了弹翼前缘阻抗匹配技术方案及其电磁模型。散射特性实验结果表明 ,在 8GHz～ 18GHz内 ,弹翼RCS可降低 6dB～ 12dB ,说明了所设计的电磁阻抗匹配技术方案对降低弹翼雷达截面 (RCS)具有明显的效果。     

THE 8~(th) INTERNATIONAL CONGRESS ON INDUSTRIAL AND APPLIED MATHEMATICS

正August 10-14,2015Beijing,ChinaThe International Congress on Industrial and Applied Mathematics(ICIAM)is the premier international congress in the field of applied mathematics held every four years under the auspices of the International Council for Industrial and Applied Mathematics.From August 10 to 14,2015,mathematicians,scientists