正交偶极子的极化特性分析

双极化相控阵天线的极化特性及其对目标极化散射矩阵测量的影响,将决定相控阵体制雷达获取目标极化信息的精度和能力,是相控阵雷达极化技术的基础。以正交偶极子为阵元模型,分析了双极化阵列天线的空域极化特性及其对雷达目标极化散射矩阵测量的影响。由于两阵元辐射电场在偏离视轴方向的非正交性,不可避免地会引起两天线交叉极化之间的相互干扰。根据传统交叉极化评价指标的定义,分析了正交偶极子天线的交叉极化特性,并从目标极化特性测量性能的角度,定义了双极化雷达系统的交叉极化隔离度,将其表示为极化测量系数矩阵条件数的形式,以衡量全极化相控阵雷达天线的交叉极化特性。     

高距离分辨率极化雷达目标匹配识别研究

本文提出一种基于高距离分辨率极化雷达体制的雷达目标相关匹配识别新方法。首先介绍了雷达目标多维极化距离像匹配识别的原理,然后介绍了多维相关匹配表达式的构造方法。最后利用雷达目标测量数据进行了目标识别的实验。理论分析和实验结果表明：极化信息的有效利用,可以提高雷达的目标识别性能。     

雷达极化测量技术

极化信息同雷达信号中的幅度、相位、频率、波形一样,是雷达信号的一个重要参量。不同的辐射源,其极化方式也不同,测量电磁波信号的极化方式对辐射源信号分类、识别都具有重要意义。基于此,提出了用一对正交天线来测量辐射源的极化,通过对此方法进行Matlab仿真实验,并分析实验结果,证明了理论模型和算法的正确性,同时阐述了此方法的优缺点。     

W波段数字变极化目标特性测量雷达

提出一种新型的W波段数字变极化目标特性测量雷达.该雷达由两子阵变极化天馈、两通道TR模块与数字处理单元构成, 采用空间波束合成任意极化发射、数字方式实现任意极化接收.通过目标实验结果表明, 该雷达能在多种极化体制下准确提取目标极化散射矩阵, 具备测量目标全极化RCS能力以及可用于目标极化特性分析与研究.     

基于和差波束极化特性的目标极化散射矩阵测量方法研究

该文建立了一种基于常规单脉冲体制的目标全极化散射矩阵测量算法。首先证明了该型雷达天线具有复杂的极化结构,并且对回波信号的极化特性有一定的敏感性。利用单脉冲雷达和差通道的极化特性在获取目标角度信息的同时利用一个脉冲重复周期即可完成目标极化散射矩阵的测量,降低了全极化单脉冲雷达研发的系统复杂度和设计成本,通过电磁计算和仿真分析验证了上述研究的正确性。这对于开发现有雷达装备的极化测量处理能力、提升其抗干扰和目标识别能力具有一定的启发和指导意义。     

新体制极化测量雷达的瞬态极化测量性能分析

瞬态极化雷达采用同时发射、同时接收的测量体制,可以利用正交极化通道的单次回波信号测量目标极化散射矩阵。首先给出了窄带瞬态极化雷达信号模型和信号处理方法;然后详细分析了两类瞬态极化雷达信号波形(频移脉冲矢量波形和正负调频斜率LFM矢量波形)的测量性能;最后用国防科技大学研制的X波段瞬态极化雷达系统开展外场实验,实验结果表明:与分时极化测量结果相比,两者的相对幅度测量结果差异小于2 dB,相对相位测量结果差异小于10,°从而验证了瞬时极化测量的有效性。     

时变电磁波瞬态极化投影矢量的数字特征

瞬态极化概念是描述时变电磁波极化动态变化特性的重要手段.在正态假设下,研究了时变电磁波瞬态极化投影矢量(IPPV)的概率分布和均值、方差、混合二阶矩等数字特征,得到了电磁波IPPV一些重要统计性质.分析了JPPV相对于Stokes参数表征的优势.证明了电磁波在特征极化基上IPPV的3个分量互不相关,得到了IPPV的数字特征随波的极化度的变化关系.这些工作为随机性散射波或辐射波的极化特性分析提供了有用工具,对雷达目标动态极化散射特性表征、目标检测、目标特征提取与识别等领域的研究具有启发意义.     

电磁波完全极化研究

极化信息在通信、导航、雷达等领域的应用越来越广泛,研究电磁波极化状态是研究、利用极化信息的前提和基础。椭圆极化是电磁波最基本的极化形式,线极化和圆极化是其特殊形式。从最普适的椭圆极化形式入手,导出了两种退化的极化形式:线极化和圆极化;阐明了三种极化波的解、合关系;推导了极化椭圆的参数与电磁波参数的关系;证明了极化方向与电磁波在水平垂直极化基下两分量相对相位的关系以及静态空间极化。     

目标极化散射特性对极化分集雷达检测性能的影响

针对全极化、混合极化和单极化3种典型体制的极化分集雷达(PDR)系统,该文分析了目标极化散射特性对系统检测性能的影响。基于目标极化散射统计模型和雷达接收电压方程,分别推导了3种体制下的目标回波向量的统计特性。在高斯背景下,设计了奈曼-皮尔逊准则下的最优极化分集多通道融合检测算法,并推导了虚警概率和检测概率的闭式表达式。仿真结果表明,当系统信噪比(SNR)一定时,目标极化散射分量间的相关性是影响系统检测性能的主要因素,特别是匹配极化散射分量和交叉极化散射分量间的相关性。此外,全极化体制和单极化体制的检测性能比混合极化体制稳健。      

通道不平衡和天线串扰对瞬态极化测量的影响

雷达目标的极化散射矩阵包含了目标的结构、材料和形状等特征信息,在目标识别、分类以及抗干扰等领域 可发挥重要作用。准确获取目标的极化回波信息是进一步利用极化特征进行目标识别分类的前提。本文依据瞬时极化 测量体制,针对实际的双通道瞬时极化雷达系统,推导了包含通道不平衡和天线串扰等系统误差的数学模型。通过仿 真分析,获得了通道不平衡和天线串扰对提取目标极化散射矩阵的影响,为瞬时极化雷达系统设计和系统校准工作提 供依据。     

基于ISVS的微弱信号检测

针对窄带极化雷达系统,本文研究了微弱信号的检测问题.首先给出了目标散射信号和随机极化波的瞬态Stokes子矢量序列(简记为ISVS)的表征方法,导出了随机极化波的ISVS到期望信号匹配距离的统计特性.在此基础上,利用目标散射信号和接收机噪声的ISVS到期望信号匹配距离之间的差异,基于径向积累的思想提出了一种微弱信号检测算法,可以极大地改善雷达系统的检测性能,对于反隐身、预警和空间探测等应用领域有着重要的指导意义.     

基于Stokes子矢量估计的弱信号检测

研究了窄带极化雷达的弱信号检测问题。首先给出目标散射波和随机极化波瞬态Stokes子矢量序列（ISVS）的表征方法和匹配距离的概念，而后提出了一种雷达目标散射信号Stokes子矢量的估计方法。最后，利用目标散射信号和接收机噪声的ISVS之间的差异，基于径向积累的思想提出了一种弱信号检测算法，可以显著改善雷达系统的检测性能，对于反隐身、预警和空间探测等具有一定的指导意义。     

高频地波雷达协同检测新方法

电离层杂波、海杂波以及射频干扰的存在造成高频地波雷达目标检测上的困难。针对高频地波雷达的极化特性和目标在距离-多普勒谱中的扩张特性,先设计一种改进的二维恒虚警检测算法,后将该方法与极化处理方法融合设计一种新的协同检测算法,该检测算法实现了能量域和极化域的协同检测,突破传统极化检测方法计算复杂等问题。高频地波雷达实测数据中的仿真和检测结果表明:在电离层杂波背景中,协同检测算法性能优于恒虚警方法。     

基于非线性积累的高分辨极化目标检测

研究了毫米波高分辨雷达体制下的目标极化检测问题,提出了极化域非线性加权积累的思路,以提高雷达接收信号杂比,在此基础上提出了基于高分辨雷达目标一维距离像“位置“相关的目标检测方法,在毫米波段的实验结果表明,该方法是一种非常有效的扩展目标检测方法。     

基于Stokes矢量的高分辨极化目标检测

研究了毫米波高分辨雷达杂波环境中的目标检测问题,提出了基于Stokes矢量的高分辨极化目标检测方法,利用毫米波形固有的径向高分辨力对目标进行一维距离成像,结合目标所占据分辨单元区间内的Stokes矢量的幅值以及其极化状态相对于杂波所对应分辨单元内的Stokes矢量的幅值以及其极化状态有着较大的变化这一客观事实,提出了基于Stokes矢量的双门限非参数检测方法,实验仿真结果表明本文方法能够有效改善雷达的检测性能。     

雷达目标极化散射特性的表征方法

归纳了现有雷达目标极化散射特性的表征方法,回顾了雷达目标极化散射经典表征的物理概念及内涵。阐述和深化了在时变极化波激励下雷达目标的瞬态极化表征方法,提出了瞬态极化相似系数和瞬态极化相似度等概念。简要介绍了雷达目标的瞬态极化时频分布表征思路。试图理清这些刻画手段的研究思路,为适应不同的应用需求提供理论支持。     

基于双极化融合的外辐射源雷达实验分析

雷达极化学揭示了电磁波与目标相互作用的变极化效应,充分挖掘和利用目标极化信息,对提高雷达探测性能具有重要意义。文中对在外辐射源雷达(PBR)探测中利用双极化特征提高探测性能进行了研究。首先,对目标和城区杂波的PBR双极化特性分别进行了仿真计算与实测分析,得到了其交叉极化分量与共极化分量之间的大小关系,为PBR中双极化技术应用提供了基础;然后,根据无源相干定位技术推导了PBR 探测公式,揭示了其与目标双站距离、极化散射特性、多普勒频率之间的关系;最后,根据实验结果具体分析了双极化技术对PBR探测性能改善情况。研究表明,由于双极化探测更充分、有效地利用了目标自身极化散射特性,并用交叉极化方式有效抑制了杂波,所以采用双极化融合技术能有效提高PBR 探测性能。     

基于强散射点径向积累的高分辨极化目标检测研究

研究了宽带高分辨雷达杂波环境中的目标检测问题,提出了基于强散射点径向积累的高分辨极化目标检测方法,利用宽带波形固有的径向高分辨力对目标进行一维距离成像,结合目标的极化特性,估计出回波中强散射点的数量和分布,通过对不同径向分辨单元内的强散射点进行积累,可有效地提高信杂比,实验仿真结果表明本文方法能够有效改善雷达的检测性能.     

极化调制假目标干扰的鉴别

采用数字射频存储器(DRFM)技术的转发式假目标干扰对雷达构成了日益严重的威胁,利用极化信息对真、假目标进行鉴别进而剔除假目标,是对抗假目标干扰的一种有效途径.目前的极化鉴别方法只对脉内极化恒定的假目标干扰有效,为此,本文专门研究了真实目标和脉内极化调制假目标的鉴别方法.首先设计了一种对来波极化矢量进行张量积接收的处理方式,目标回波矢量经此处理后,汇聚于四维复空间中一点,而假目标干扰则无规律地散布在该空间中,利用这种差异,以矩阵间的散度作为鉴别统计量设计了鉴别算法.仿真实验结果及分析结论表明,本文方法对真实目标和脉内极化调制假目标均具有较高的鉴别率.     

电离层Faraday效应对远程预警雷达性能的影响

在对近地空间目标进行预警跟踪时,雷达发射的电磁波会在电离层中传播,电离层作为磁化等离子体,会导致电磁波产生Faraday旋转,从而对雷达探测性能造成影响。通过数值计算的方式,仿真了Faraday旋转效应导致的雷达极化失配损耗,并对仿真结果进行了分析。通过仿真结果可以看出:太阳活动高年,Faraday旋转角比太阳活动低年大;雷达工作频率越高,受Faraday旋转影响越小;目标仰角较低时,线极化失配损耗较小;椭圆极化方式下,极化失配损耗随椭圆轴比增大而增大;用圆极化方式可以最大程度地减小由Faraday旋转导致的雷达探测性能降低。