用于超宽带高分辨率成像的二维稀疏MIMO面阵拓扑结构研究

分析并总结了超宽带二维多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)面阵拓扑结构设计的两条原则——等效孔径的均匀性与无明显遮蔽性, 并根据这两条原则提出了一种用于超宽带近距离高分辨率成像的新型面阵拓扑结构.与尺寸、阵元数相同的MIMO面阵相比, 该新型面阵结构在仿真获取的方向图中具有更好的聚焦效果和旁瓣抑制能力.并且, 不同距离下的聚焦结果显示, 该面阵的峰值旁瓣水平均要低于另两个阵列2 dB以上.对复杂目标成像的实验结果进一步证明了该阵列良好的成像性能.结合其等效阵元数量较少的特点, 文中提出的这种新型MIMO面阵拓扑结构为高效、实时的超宽带近距离高分辨率成像应用提供了可能.     

基于分形结构的植被高阶相干散射模型研究

电磁波低频入射情况下,植被中散射体独立不相关的假设无效,此时应考虑散射体之间的相干效应以及近场互作用。该文提出一种基于分形结构的植被高阶相干散射模型,该模型利用分形理论生成近乎真实植被的3维几何结构,根据每个散射体的空间位置信息考虑了相干效应,应用互易定理计算了相邻散射体间高阶互作用,结合非相干的分层模型中后向散射机制划分方式,给出了各项散射机制的表达式。与机载合成孔径雷达实验数据对比,验证了模型的准确性。在针叶林仿真参数下,分析了各项散射机制对总散射效应的贡献与入射频率、角度、植被结构的关系,结果表明,低频入射条件下,稀疏植被散射模型可进一步简化从而应用于参数反演中。     

超电大目标与分形海面复合散射研究

舰船与海面构成复合目标,其雷达散射截面(RCS)的研究一直是电磁计算领域中的重点和难点。文中建立了Weierstrass分形海面和目标三角面元的几何模型以及基于物理光学法(PO)和弹跳射线法(SBR)的海面目标的电磁散射模型。采用OpenGL图形编程技术与C++多线程处理技术设计了一款可视化目标电磁散射预估系统(ESEE)V1.0,对比典型目标体RCS 与商业软件FEKO 的计算结果,验证了ESEE的可靠性。通过计算不同海况的海面RCS 及超电大尺寸舰船与海面复合散射RCS,分析了海面散射以及超电大目标与海面复合散射特性。     

探地雷达阻性加载天线的应用研究

阻性加载技术可以有效拓展天线带宽、降低时域振铃.该文以双纽线构成平面印制天线的辐射臂, 分析阻性加载对其频域和时域特性的影响.通过数值仿真, 讨论了天线在两种阻性加载方式下阻抗带宽和时域波形的变化.设计了一款指数型微带转平行双线的巴伦, 并对巴伦和天线进行了加工及测试.测量结果表明, 天线时域波形拖尾振铃小于10%;在0.8~6 GHz频带内, 天线单元回波损耗小于-10 dB.将天线与雷达收发系统集成后, 进行地下目标探测实验.雷达探测结果成像清晰、浅层目标分辨率较高.该天线具有超宽带、低振铃、紧支撑等特点, 可满足便携式探地雷达的工程化应用需求.     

末端开槽超宽带天线的研究

基于常规平面半椭圆偶极天线形式,研究了末端开槽天线的特性,分析了四种不同的末端开槽方式对天线驻波系数、端口阻抗、群延时等特性的影响.在仿真分析比较了天线末端采用半圆面开槽、电阻加载的方式、开槽单元数量以及背腔形式对天线特性影响的基础上,设计了一种中心频率为400 MHz的平面半椭圆、末端双半圆面开槽加载以及V形金属背腔的新型超宽带天线,加工制作并测试了该天线.测试结果表明:该天线阻抗带宽优于两个倍频程,波形保真度高;同时该天线成本低廉易于集成,能够应用于穿墙成像雷达.