基于极化转换超表面的宽带低雷达散射截面缝隙天线阵

提出了一种利用极化转换超表面(PCM)来缩减雷达散射截面(RCS)并保持缝隙天线阵列辐射特性的新型天线,在不影响天线性能的情况下实现了天线的宽带RCS缩减。该PCM由45°倾斜的开槽矩形贴片周期排布构成,它被放置在缝隙阵列天线的上表面,起到RCS缩减的功能。分析了RCS缩减的特点和原理,仿真和实验结果表明,带有PCM的缝隙天线阵在x极化和y极化波冲击下,单站RCS缩减带宽为8.0～21.8 GHz。同时天线的辐射特性在阻抗带宽、增益和辐射模式等方面都能保持良好性能。     

强激光脉冲电源电磁干扰的仿真与测试

以往对强激光脉冲电源的电磁兼容性设计一般以经验性为主,难以确保电源的稳定性和可靠性。基于电源主体结构,提出一种定量分析和计算强电磁干扰的方法。对传导干扰的仿真和现场测试表明,机架上每米的地电位差小于10 V,机壳外的准静态磁场低于0.16×10-4T。测试和计算结果表明,电源电磁兼容性符合设计要求。     

强激光脉冲电源电磁干扰的仿真与测试

 以往对强激光脉冲电源的电磁兼容性设计一般以经验性为主,难以确保电源的稳定性和可靠性。基于电源主体结构,提出一种定量分析和计算强电磁干扰的方法。对传导干扰的仿真和现场测试表明,机架上每米的地电位差小于10 V,机壳外的准静态磁场低于0.16×10^-4T。测试和计算结果表明,电源电磁兼容性符合设计要求。     

基于CPCI总线的雷达导引头测试系统设计与实现

雷达导引头是空空导弹的核心部件,实现导弹探测、制导和控制等功能,其性能的优劣直接影响着导弹跟踪和截获目标的准确率。为了全面测试空空导弹雷达导引头,设计开发了一种基于CPCI总线的雷达导引头测试系统,并完成了软硬件设计。硬件部分完成了调理电路的设计、外设的搭建以及硬件电路方面的可靠性设计;软件部分协调控制雷达导引头、角位置模拟器、回波模拟器和转台,通过部件之间数据流的传输,完成了各个模块的测试功能。该系统能够真实模拟雷达导引头的工作环境,设置导引头参数,接收处理导引头发回的信息,进而测试雷达导引头的精度、灵敏度、可靠性等指标。实际应用表明,该系统工作性能良好,可靠性高,能够长期稳定运行,达到了设计要求。     

大气损耗对量子干涉雷达的影响机理

以马赫-曾德尔干涉仪作为基本模型对量子干涉雷达的探测原理进行分析,讨论了目标探测过程中光场量子态的具体演化情况,并采用宇称算符作为相位检测算符分析了量子干涉雷达的回波信号,将其与基于振幅检测的经典雷达回波信号进行比较,证明量子干涉雷达具有超越衍射极限的超分辨率特性.此外,针对大气损耗的进一步研究显示:量子干涉雷达分辨率受大气损耗影响较小,且可通过增大脉冲光子数N克服其影响;而量子干涉雷达的灵敏度则受到较大影响,尤其当两路光的损耗情况不同时,灵敏度随N的增加呈现先升高后降低的趋势;当两路光损耗情况相同时,系统灵敏度随N的增加而升高且正比于1/N~(1/2).综上,可根据探测光的大气损耗情况适当调节参考光的衰减来克服大气损耗带来的不良影响.     

人工异向介质调控电磁波极化特性的实验与仿真研究

电磁波的极化特性在通信、导航和雷达等方面已逐渐得到应用.为了有效控制电磁波的极化状态, 本文设计了一种基于开口环结构的人工异向介质.该人工异向介质由开口环结构,电介质基底和金属背板组成, 可以将入射的线性极化波完整地转换为圆极化波,椭圆极化波以及和入射波极化方向垂直的线极化波. 本文通过实验和仿真验证了本文的设计,实验结果和仿真结果符合较好.     

极化无关双向吸收超材料吸波体的仿真与实验验证

设计并制作出极化无关双向吸收超材料吸波体.仿真结果表明,该吸波体对斜入射横电极化和横磁极化电磁波具有较好的吸收效果,其强损耗主要来自介质基板的介电损耗.实验测试结果表明,该吸波体在11.1 GHz对垂直入射电磁波实现双向强吸收,吸收率分别为95.9％和90.8％.该吸波体厚度较薄,工作波长约为1/34.该超材料吸波体具有吸收率高、厚度薄、设计简单、易于加工等优点.     

电磁脉冲弹对相控阵雷达毁伤能力的仿真研究

在建立电磁脉冲弹和相控阵雷达天线阵面弹目关系数学模型的基础上,对电磁脉冲弹使用过程中涉及到的天线阵面覆盖率等问题进行了研究,分析了弹道偏差等因素对天线阵面毁伤区域的影响,并进行了仿真计算。仿真结果分析表明,弹头引爆高度、落点精度等弹道参数对毁伤覆盖区域均会产生影响。为实现对目标的最佳毁伤效果,应综合考虑弹头引爆高度、弹道倾角、滚转角等参数精度,以及目标处功率密度等要求。     

电磁脉冲弹对相控阵雷达毁伤能力的仿真研究

在建立电磁脉冲弹和相控阵雷达天线阵面弹目关系数学模型的基础上,对电磁脉冲弹使用过程中涉及到的天线阵面覆盖率等问题进行了研究,分析了弹道偏差等因素对天线阵面毁伤区域的影响,并进行了仿真计算。仿真结果分析表明,弹头引爆高度、落点精度等弹道参数对毁伤覆盖区域均会产生影响。为实现对目标的最佳毁伤效果,应综合考虑弹头引爆高度、弹道倾角、滚转角等参数精度,以及目标处功率密度等要求。     

风浪因素对海洋波导雷达回波作用机理的研究

采用文氏谱模型描述近海海洋动力环境海面的粗糙特征, 并运用海浪谱理论得到风速和均方根高度偏差的关系. 进而应用修正的离散混合傅里叶变换方法和改进的雷达散射系数模型分别计算了电磁波传输损耗和雷达散射系数. 在此基础上, 通过数值计算分析了风浪因素对海洋波导环境雷达回波功率值的影响. 结果表明, 风浪因素对不同观测高度处的传输损耗的影响均不大; 风浪因素对雷达回波功率有显著影响, 并且相对于传输损耗, 雷达散射系数项受风浪因素影响较大因而导致较大的雷达回波功率的变化.     

Electromagnetic wave propagation in rain and polarization effects

This paper summarizes our study on microwave and millimeter-wave propagation in rain with special emphasis on the effects of polarization. Starting from a recount of our past findings, we will discuss developments with these and how they are connected with subsequent research.     

雷达天线控制系统频域辨识与仿真方法研究

雷达天线控制系统仿真是雷达系统目标跟踪动态仿真中一个重要环节。为解决雷达天线控制系统仿真中滞后误差大、动态效果差等问题,依据某雷达天线控制系统性能实际测试结果,以典型系统模型作为研究对象,利用频域最小二乘法完成模型参数辨识,建立系统模型,并对辨识模型进行验证。在此基础上,采用基于时域的增广矩阵法对系统进行了数字快速仿真分析。结果表明,辨识模型满足精度,且增广矩阵法能够有效快速地完成系统数字仿真,对天线控制系统建模以及快速动态仿真研究具有一定的参考价值。     

基于长电偶极子和大磁圆环的新型电磁矢量传感器双基地多输入多输出雷达角度和极化参数联合估计

针对常规双基地电磁矢量传感器多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达中短电偶极子(L/λ<0.1)和小磁环((2πR/λ)<0.1)辐射效率不足问题,本文根据实际应用中电磁矢量传感器的有效长度来设计新型的发射电磁矢量传感器阵列和接收电磁矢量传感器阵列.首先,通过平行因子...     

偏振干涉成像光谱仪中Wollaston棱镜光程差及条纹定位面的精确计算与分析

论述了基于单Wollaston棱镜的偏振干涉成像光谱仪的基本原理;采用波法线追迹方法,对光以4种不同入射方式经过偏振干涉成像光谱仪中单Wollaston棱镜的精确光程差、分束角及干涉条纹定位面进行了计算,并给出它们与棱镜楔角、入射角及入射位置之间的理论公式;采用计算机模拟对光程差、分束角及条纹定位面的精确值和近似值进行分析与比较,结果表明精确值和近似值之间存在较大差异;当棱镜楔角、入射角及入射位置增大时,精确值和近似值之间的偏离量随之增大;利用得到的精确值分析了条纹定位面的偏离量及其对傅里叶透镜成像的影响 关键词： 偏振干涉成像光谱仪 Wollaston棱镜 光程差 条纹定位面     

Polarization properties of polarized and partially coherent Electromagnetic Gaussian-Schell model pulse beams on slant path in turbulent atmosphere

This paper is based on the unified theory of coherence and polarization of stochastic electromagnetic beams and the extended Huygens–Fresnel principle, combined with the quadratic approximation of Rytov’s phase structure function and the generalized Stokes parameters. We have derived the novel expressions for the cross-spectral density matrix elements and the degree of cross-polarization of a class of elliptically polarized spatially and spectrally partially coherent Electromagnetic Gaussian-Schell model pulse (EGSMP) beams propagating through atmospheric turbulence along a slant path. Additionally, we calculate and analyze the effects of the turbulent intensity, the initial pulse duration, waist width of the beam, the spatial coherence length and temporal coherence length et al. on the polarization properties of fully polarized and partially coherent EGSMP beams. Finally, a comparison of the impact of those factors on the partially polarization beams is made. The results show that the influences of the turbulent intensity, the initial pulse duration, waist width of the beam, the spatial coherence length and temporal coherence length et al. on the polarization properties of fully polarized and partially coherent EGSMP beams are larger. While the effects of those parameters on the partially polarization and partially coherent EGSMP beams are smaller. It is noted that the results of this paper have established sound theoretical basis on the topic of improving performance of the laser system propagating through the atmospheric turbulence.     

铝团簇的电子自旋极化与核自旋-自旋偶合的理论研究

利用传统的密度泛函理论在B3LYP/6-31 G(d)水平上优化了铝簇(Aln ,Aln与Aln-,n=2~9)的几何结构,并利用偶合的微扰的密度泛函理论在B3LYP/6-311 G(3df)水平上计算了核自旋-自旋偶合常数.优化结果表明Aln(n=2~9)中的电子是自旋极化的,与早期的质谱实验一致.核自旋-自旋偶合常数的计算结果表明电子的自旋极化与原子核的自旋取向有密切关系.     

Modeling and simulation of polarization errors in Sagnac fiber optic current sensor

Sagnac fiber optic current sensor (S-FOCS) is a kind of optical interferometer based on Sagnac structure, optical polarization states of sensing light wave in Sagnac fiber optic current sensor are limited. However, several factors induce optical polarization error, and non-ideal polarized light waves cause the interference signal crosstalk in sensor, including polarizer, quarter-wave retarder, splice angular, birefringence and so on. With these errors, linearly polarized light wave in PM fiber and circularly polarized light wave in sensing fiber become elliptically polarized light wave, then, nonreciprocal phase shift induced by magnetic field of the current is interrupted by wrong polarization state. To clarify characteristics of optical polarization error in fiber optic current sensor, we analyze the evolution process of random optical polarization state, linear optical polarization state and circular optical polarization state in Sagnac fiber optic current sensor by using Poincare sphere, then, build optical polarization error models by using Jones matrix. Based on models of polarization state in Sagnac fiber optic current sensor, we investigate the influence of several main error factors on optical polarization error characteristics theoretically, including extinction ratio in polarizer, phase delay in quarter-wave retarder, splice angular between quarter-wave retarder and polarization maintaining fiber. Finally, we simulate and quantify nonreciprocal phase shift to be detected in fiber optic current sensor related with optical polarization errors. In the end, we demonstrate S-FOCS in test. The results show that transfer matrix errors are induced by inaccurate polarization properties during polarization state conversion, then, the stability and accuracy of the S-FOCS are affected, and it is important to control the polarization properties at each step of the polarization state conversion precisely.     

新型偏振干涉成像光谱仪中格兰-泰勒棱镜像质分析与评价

阐述了自行研制的新型偏振干涉成像光谱仪中重要偏光器件格兰-泰勒棱镜的分光机理,应用光线追迹法分析计算了光在格兰-泰勒棱镜中的传播规律与光线轨迹;推导出了任意角度入射时光线在棱镜中的传播方向及出射点坐标;给出了格兰-泰勒棱镜的像点位移和色差理论计算公式.该研究对晶体器件像质的分析计算及评价具有普遍的指导意义,为新型偏振干涉成像光谱技术的研究以及偏振干涉成像光谱仪的研制提供了重要的理论依据. 关键词： 偏振干涉成像光谱仪 格兰-泰勒棱镜 像点位移 色差     

Ground-penetrating radar for soil and underground pipelines using the forward modeling simulation method

Ground-penetrating radar was simulated using the FDTD method with uniaxial anisotropic perfectly matched layers as absorbing boundary conditions. To study underground pipeline detection, the electromagnetic response properties of underground pipelines, under known soil conditions, were determined. Pipelines at different depths and with different diameters and different compositions were simulated and researched for their response. The simulation results were consistent with research and analysis, i.e., the deviation was in an acceptable range. This research is of great value to guide the detection of pipelines in cities and to explain the detection of materials underground.     

宽带超薄完美吸波体设计及在圆极化倾斜波束天线雷达散射截面缩减中的应用研究

为了缩减天线带内雷达散射截面(radar cross section, RCS), 在双频带完美吸波材料的基础上, 通过缩小两吸波率峰值之间的距离, 设计出了一种频带较宽的超薄完美吸波体.该吸波体由两层金属及其中间的有耗介质组成, 底面金属不刻蚀, 顶面由方形贴片和绕其四周的开口方环组成, 该结构具有低频点LC谐振和高频点偶极子谐振的特征.仿真和实验结果表明: 该吸波体具有极化不敏感和宽入射角的特征, 其在厚度小于0.01λ的条件下, 具有8.2%的半波功率相对带宽, 最大吸波率的峰值为91.6%和96.5%. 将吸波体用于圆极化的倾斜波束 (tilted beam, TB)天线, 仿真和测试结果表明: 该天线在保持增益不变的条件下, 不仅轴比得到改善, 有效带宽得到拓展, 且在5.5–6.5 GHz范围内TB天线的RCS缩减至少在3 dBsm以上, 在谐振频点处最大缩减幅度分别为11 dBsm和8 dBsm; 在两谐振点处鼻锥方向-36°–+36°范围内, TB天线的RCS缩减均有明显效果. 关键词： 超薄完美吸波体 TB天线 雷达散射截面 圆极化