相控阵雷达的关键技术与物理学的波动知识

应用波的相干原理分析了相控阵雷达的工作原理.以波的形成、波的发射和回波的接收等三个环节为主线,简要地介绍了由固态技术、光电子技术、计算机技术和信号处理技术所形成的相控阵雷达关键技术的背景、现状,并展望了相控阵雷达关键技术的未来.     

基于磁光开关的高精度光实时延时线

 给出了基于高速磁光开关的光实时延时技术的方案。研究了拓扑结构和磁光开关对光延时性能的影响。研制了5 bit,32位的光实时延时系统,并建立了光延时的测试平台,经测试,延时线延时精度优于3 ps。对光延时单元插损进行测试,结果显示:32态单元插损为0.12~0.88 dB,各态变化呈随机性。     

基于磁光开关的高精度光实时延时线

给出了基于高速磁光开关的光实时延时技术的方案。研究了拓扑结构和磁光开关对光延时性能的影响。研制了5 bit,32位的光实时延时系统,并建立了光延时的测试平台,经测试,延时线延时精度优于3 ps。对光延时单元插损进行测试,结果显示:32态单元插损为0.12~0.88 dB,各态变化呈随机性。     

啁啾光纤光栅延迟线在光控相控阵雷达中的应用研究

介绍了啁啾光纤光栅延迟线在光控相控阵雷达中的两种应用系统及其工作原理,即基于单波长激光器和多个可调啁啾光纤光栅延迟线的系统以及基于多波长激光器和一个可调啁啾光纤光栅延迟线的系统。介绍了这两种系统的光控相控阵雷达扫描角要实现连续变化时,啁啾光纤光栅延迟线的调谐原理。分析结果表明,若啁啾光纤光栅的长度长而反射谱窄,则啁啾光纤光栅较小的调谐量就能使光控相控阵雷达天线实现较大的扫描范围。     

光纤延迟线噪音对相控阵波束指向的影响

基于相位噪音和相控阵理论,运用线阵天线原始方向图函数和光纤链路噪音系数公式,根据天线波束指向实际误差进行合理近似,推导了光延迟线链路噪音系数、天线阵元数与波束指向误差的理论公式.采用常规光纤链路参量进行了仿真研究,结果表明:相控阵天线波束指向误差均方差随光纤链路噪音系数增大而增加,随天线阵元数增加而减小,指向误差与光纤延迟线链路噪音系数的1/2次方成正比,与阵元数的3/2次方成反比.在相控阵天线工作频段内,低频波段受噪音系数影响更加明显.     

实时编码的光学逻辑处理器

本文提出了一种能实时完成二进制逻辑运算的光学并行处理系统,并给出了作为半加法器的实验结果。     

基于啁啾光纤光栅时分延时的相控阵波束形成

利用脉冲调制雷达信号的间歇性工作特点,不同波长的激光与雷达信号进行时分调制。啁啾光纤光栅将已调制射频信号的一串光脉冲序列进行反射延时,不同波长的激光序列在不同位置反射后产生不同时延。对载波频率等于4GHz的脉冲雷达信号进行实验测量,结果表明4个阵元的延时值与波束指向的理论延迟值一致,满足系统设计要求。     

声光技术在雷达上的主要应用

通过对声光器件原理、结构和特性的简要回顾 ,着重介绍声光技术在雷达领域中的相关应用 ,其中包括频谱分析、相关处理、延时控制、相控阵等四个方面 ,给出了相应的应用示意图 ,作了一定的说明和分析 ,简单介绍了未来声光技术的发展     

基于亚波长步进光延时线的雷达宽带波束形成技术

利用光延时技术抑制宽带相控阵雷达的波束色散,光延时量的离散特性会引入波束指向偏差.通过线性相位拟合法分析了最小延时改变对阵面等效相位分布的影响,建立了延时线步进与雷达波束指向偏差间关系的理论模型,得到波束指向偏差与延时步进成正比,与阵元间距、阵元数平方和波束指向的余弦值成反比.通过仿真和实测数据验证了该技术的可行性.实...     

机械相控阵列天线的电机控制系统设计

为实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用直流电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位.利用数字信号处理芯片TMS320F2812设计了直流电机位置控制系统,介绍了控制系统的硬件设计方案、控制策略及软件设计方案.针对直流电机驱动的螺旋天线单元位置控制系统,研究了模糊PID控制算法,并把它应用到控制系统中.实验结果表明,...     

数字化相控阵天线测试方法及测试系统设计

伴随着雷达技术的飞速发展,数字化相控阵天线开始广泛运用于各种相控阵雷达当中。由于数字化相控阵天线的工作原理与传统模拟相控阵天线差异极大,测试方法也发生了根本性的改变,原有的基于普通微波仪表的天线测试系统无法再对数字化相控阵天线进行测试,必须设计新型的数字化相控阵天线测试系统。本文首先介绍了数字化相控阵天线自身的工作原理和测试方法,随后提出了新型数字化相控阵天线测试系统的具体软硬件设计方案,实际应用表明数字化相控阵天线测试系统可以满足各种数字化相控阵天线的测试要求。     

微透镜阵列光学相控阵扫描技术研究进展

光学相控阵光束扫描技术在激光雷达、空间光通信和光开关等领域拥有巨大的应用潜力。微透镜阵列光学相控阵可以通过微透镜阵列间μm量级的相对位移同时对多个出射光束的二维倾斜相位进行调制,从而实现大角度二维光束扫描,具有出射口径大、结构简单、体积小、微惯性、多功能等优点。首先介绍了微透镜阵列光学相控阵的扫描原理,之后对微透镜阵列光学相控阵国内外的发展现状、应用和现阶段存在的问题进行了阐述,最后对微透镜阵列光学相控阵的发展趋势进行了展望。

     

相控阵天线电磁发射特性的统计分析

相控阵天线波束指向高度动态变化,其电磁发射特性呈现出显著的统计规律,分析和测试所需的资源巨大。采用多项式混沌展开（PCE）探究二维平面相控阵天线发射特性的统计特性,根据方向图乘积定理等确定代表相控阵天线电磁发射特性的目标函数,利用PCE建立目标函数的等效代理模型。从理想点源构成的相控阵天线着手,分别考虑了主波束指向服从均匀分布和正态分布两种典型情况,通过计算机仿真模拟得到等效代理模型的概率密度函数和累积分布函数,并使用传统的蒙特卡罗方法结果作为参照来评估PCE方法的有效性和可靠性,最后对小型偶极子相控阵天线的波束指向服从两种典型分布的情况进行讨论。仿真对比结果表明,PCE方法在保证结果准确度的同时可以大大减少采样样本点数目,大幅提升相控阵天线电磁发射特性分析和测试的效率。     

光纤相控阵稀疏排布优化算法对比

光纤相控阵在激光合束、激光雷达等领域具有应用前景.光纤阵列配置方式不同于微波相控阵,光纤天线间距大于波长时存在周期旁瓣问题,影响主瓣能量分布.本文从物理模型出发,建立了基于同心圆环形点阵集合的光学相控阵天线布阵理论模型,提出了利用解析延拓的傅里叶变换方法实现干涉场强度的快速合成理论,讨论了在离散采样时数值仿真需关注的采样带宽和采样数目问题,解决了快速实现多光束干涉场数值仿真的问题.对比研究了两种优化光学相控阵天线配置的优化算法:遗传算法和粒子群算法,分别实现了不同种群数量遗传算法和粒子群算法迭代优化,分析了二者在优化过程中的收敛速度和优化效果,得到了峰值旁瓣比PSR=0.270的配置阵列.所提出的方法有望用于实际的光学相控阵天线配置中,指导天线主瓣能量最大化的优化设计;研究模型对不可微分目标函数优化问题的研究有一定参考价值.     

光纤延迟线在雷达信号处理中的应用

介绍了光纤延迟线的原理和结构。详细阐述了它在雷达信号处理中的应用,包括频谱分析、雷达目标仿真、相关处理以及相控阵雷达波束的形成与控制。简介了光纤延迟线未来的发展。结果是,在相控阵雷达方面,为提高抗干扰能力、分辨力以及雷达对多目标成像的能力,都要求大的瞬时信号带宽,而光纤延迟线相移器是一个很好的解决方案。     

相控阵超声二维稀疏阵列的优化设计应用研究

在相控阵超声检测中,稀疏阵列是利用较少阵元数目获得大阵列孔径的有效办法。目前一些稀疏阵列没计的方法,并没充分利用有效阵元。本文首先采用遗传算法没计二维稀疏阵列,发现遗传算法设计的稀疏阵列,一致性较差。主要原因是在没有任何限制的条件下,寻优搜索空间大,遗传算法参数往往难于控制。针对此问题,受十字形稀疏阵列和最小冗余度阵列的启发,本文将最小冗余度阵列拓展到二维稀疏阵列的设计中。计算机模拟和实验都表明,利用最小冗余度阵列和遗传算法设计的二维稀疏阵列具有很好的空间分辨率和对比度分辨率。     

界面条件下线型超声相控阵声场特性研究

开展了界面条件下线型超声相控阵声场特性的研究.将带有楔块的超声相控阵问题合理简化为液固界面的情况进行讨论.根据射线声学理论,计算了单阵元在液固界面存在时的辐射声场,进而推导了聚焦法则,得到了超声线型阵在液固界面存在时的声场、位移场表达式.对安装在楔块上的相控阵换能器的辐射声场进行了仿真,并讨论了聚焦对换能器轴向和横向声场的影响,结果表明利用聚焦能提高分辨率和灵敏度,但聚焦区域之外声束性能更差,在实际检测中要合理利用聚焦. 关键词： 超声相控阵 界面 声场 聚焦