蛋卵形天线罩损伤性能测试方法研究

为了得到蛋卵形天线罩物理损伤对机载火控雷达性能的影响,研究了天线罩透波特性的测量方法,并对破损区域的透波性能和破损天线罩透波一致性进行了测量。选取了透波率和插入相位移作为衡量天线罩透波性能的指标,针对透波率和插入相位移难以测量的问题,提出了通过矢量网络分析仪测量S参数的s21分量间接测量天线透波率和插入相位移的方法。首先对不同损伤程度区域的透波特性进行了测量,结果表明破损区域边缘透波性能下降明显。然后对蛋卵形天线罩横向和轴向上的透波一致性进行了测量,结果表明损伤会影响透波一致性,轴向上插入相位移尤其明显。根据测试结果,物理损伤会影响蛋卵形机载雷达天线罩的透波性能,天线罩出现破损时需及时更换。     

多层雷达吸波材料涂层反射系数的研究

不同极化下反射系数的计算是雷达散射截面(RCS)预估中的主要问题之一,对于涂敷雷达吸波材料(RAM)涂层的目标,进行预估首先要建立反射系数与众多相关参数之间的关系式.从麦克斯韦方程和边界条件出发,导出了电磁波频率、入射角度及多层RAM涂层各层电磁参数与反射系数之间的关系式;实现了对任意层数RAM涂层反射系数的计算.最后,以两层和三层RAM涂层为例,通过仿真实验分析了电磁波的入射角、极化状态等对反射系数的影响.     

天线罩插入相位变化测试方法研究综述

插入相位变化是表征天线罩“电磁窗”性能的关键特征参数，既是天线罩加工制造过程中的工艺控制参数，又是最终产品检测的重要技术指标。介绍了天线罩插入相位变化的基本测试原理，简述了基于电磁波透射和反射的传统测试方法。回顾了国内外研究进展和成果，分析了不同方法的适用性和局限性，指出了阻碍反射法实用化的探头定位精度和界面反射干扰问题。结合渐变介质填充、调谐并联补偿、对称抵消分离等测试波导探头创新研究进展，提出了适应天线罩批量生产现场检测、多品种测试灵活切换、多频点宽带测量等不同应用场景的测试解决途径，并给出了高稳定信号处理和插入相位变化信息提取技巧。对雷达天线罩插入相位变化高精度测试系统研制具有重要的指导意义，为高性能天线罩的研制生产提供了测试验证技术支撑。     

浅析天线罩等效样件的电性能测试

本文通过对天线罩等效样件的设计要求、测试方法、测试数据的分析、等效样件的影响因素等相关内容的论述,总结以往的测试经验,通过论述为等效样件的测试分析及天线罩设计研制是否满足设计及使用要求提供参考。天线罩是保持天线及其系统正常工作的电磁窗,在天线罩研制时可通过对等效样件的性能分析来确定设计指标是否满足使用要求。     

一种便携式机载雷达罩外场电性能测试系统

雷达罩在使用过程中可能会出现进水、蒙皮脱落、蒙皮穿孔等损伤,这些损伤会影响着雷达罩的电性能。针对外场条件下对机载雷达罩电性能测试需求,设计了一种便携式、易操作的雷达罩电性能测试系统。给出了透波率、插入相移、介质常数等雷达罩电性能参数测试方案,并对雷达罩样品的电性能参数进行了测试,结果表明：该系统在外场条件下能够方便的测量雷达罩电性能参数,测试结果真实有效。     

固体火箭发动机尾焰电磁波衰减试验验证技术研究

通过对固体火箭发动机地面试验现场环境及尾焰电磁波衰减近场测试技术进行研究,设计了基于矢量网络分析仪的固体火箭发动机尾焰电磁波衰减试验验证系统,介绍了尾焰电磁波衰减试验验证总体方案,现场测试方法,尾焰电磁波衰减现场测试系统硬件组成,测试系统原位校准技术,现场测试天线构建和天线位置校准方法等的研究。对构建好的测试系统进行了工程应用,并取得了良好的试验效果。     

面向钻孔救援的超宽带雷达技术研究现状与方向

针对目前基于视音频的钻孔生命信息识别技术在矿山救援过程中所面临的视频遇障失效和声波衰减速度快的问题,研究了能穿透煤岩体、砖墙等障碍物进行非接触式测量,实现生命信息识别的超宽带(UWB)雷达技术。从UWB电磁波的传输衰减特性、杂波的滤除与优化、目标生命识别方法3个方面分析了UWB雷达技术在矿山钻孔救援中应用的现状和存在的问题:(1) UWB电磁波可对障碍物后人员生命信息进行识别与定位,其衰减与电场强度、磁场强度、频率和介质有关,但目前针对UWB电磁波传输衰减特性的研究缺乏对不同温度、探测频率、变质程度下各种煤岩体与UWB电磁波传输衰减之间的关系研究,对UWB电磁波的频率、入射角、极化形式等关键参数及变化特征与UWB电磁波衰减的关系研究较少。(2)采用经验模态分解法、MUSIC算法等方法可以对UWB电磁波中的杂波进行滤除,但缺乏对杂波滤除后有效波特征和信息的准确提取和科学表征,难以提高生命信息特征提取与识别的速度与精度。(3) UWB电磁波可以实现对障碍物后多目标人员生命体征如呼吸或心跳的捕捉,采用多雷达观测点可以提高低信噪比环境下生命信息探测的准确性,但目前的研究缺乏对呼吸、心跳、胸腔起伏、体温等多方位、多角度的系统识别与量化分析,缺乏对生命信息识别模型的优化方法。针对存在的问题,指出了UWB雷达技术在矿山钻孔救援应用中的研究方向:(1)研究不同条件下各煤岩体自身性质和电磁波相关参数对UWB电磁波在煤岩体中传输衰减的影响,得出其传输衰减规律。(2)研究适用于矿井环境下杂波的滤除优化与回波特征提取算法,利用回波中的有效特征建立学习样本数据库。(3)构建适用于矿井环境的人员生命信息识别模型,结合样本数据库对模型不断优化,以提高生命信息识别的精度和速度。     

基于电轴跟踪法的天线罩瞄准误差测试系统

天线罩用于保护天线不受外部环境影响,但同时它会影响天线的精度,所以天线罩电性能的计算、分析、设计和检验已成为该领域的主要研究方向。阐述了天线罩瞄准误差和传输效率的测试理论、方法和系统组成,给出了软件流程和测试结果,实现了实时电轴跟踪,并基于动态电轴跟踪法进行了参数测试。所设计的天线罩瞄准误差和传输效率自动化测试系统达到了较高的自动化测试水平和测量精度。     

不同温度与探测频率下的煤电性参数变化规律研究

现有针对煤电性参数影响因素的研究大多为在固定频率或低频率、高温条件下进行的,缺少对超宽带频率和常温条件下煤电性参数影响因素的研究,这对煤电性参数的影响因素研究有一定局限性。针对该问题,为了研究煤电性参数对不同条件下超宽带雷达波井下探测频段选择的影响,利用Concept-80超宽带介电谱测试系统,在0～80℃温度和500～1 000MHz探测频率下测试不同变质程度煤(褐煤、长焰煤和贫瘦煤)的相对介电常数、电导率和损耗角正切值的大小并分析其变化规律。分析结果表明:煤的相对介电常数随着煤变质程度增大而增大,煤的电导率和损耗角正切值随着煤变质程度增大而减小;不同变质程度煤样的相对介电常数均随测试频率的增加而先减小、后增大、再减小,相对介电常数与温度呈正相关关系;电导率与测试频率和温度均呈正相关关系;损耗角正切值与温度呈正相关关系,但测试频率不能很好地反映损耗角正切值的变化。根据3种电性参数在不同温度与探测频率下的变化规律,综合对比3种电性参数对超宽带雷达波在煤中传输的影响,得出在0～80℃条件下使用500～1 000 MHz超宽带雷达波穿透煤体进行探测时选择550～650MHz频率为最佳,且探测频率的选择应随着温度升高而降低。该结论可为在不同条件下超宽带雷达波井下探测频段的选择提供参考。     

基于机载平台的吸波材料对U/V波段天线性能影响分析

隐形战机在现代军事中的重要性不断提升,为了降低机载天线的雷达散射面积,会在天线外的天线罩上涂敷吸波材料,而吸波材料会对自身天线性能有一定影响。文章基于此问题展开研究并分析,通过CATIA建立天线罩模型以及机载平台模型并结合HFSS进行天线系统整体仿真分析,探究在天线罩外涂敷吸波材料对U/V波段天线性能影响。     

高阻抗表面的反射特性研究

利用高阻抗表面作偶极子天线反射基板,分析高阻抗表面的反射特性。与普通金属板使反射波与入射波相位相差180o比较,高阻抗表面能实现一定频带内的同相位反射。根据这一原理,设计低剖面偶极子天线,使天线的工作频率处于电磁带隙的谐振频率上,从而使高阻抗表面反射后的电磁波与天线的辐射波同相叠加,提高天线的辐射效率。利用HFSS仿真TE极化和TM极化下高阻抗表面反射相位随入射角的变化,结果表明：高阻抗表面在两种极化方式下呈现的相位反射不同。     

具有一维带限Weierstrass分形特征实际路面电磁散射FDTD研究

一般的实际路面系统是由沥青混凝土面层、水泥碎石联结层、水泥稳定碎石基层和路基层等构成的多层介质,可以看作是具有一维带限Weierstrass分形特征的水泥混凝土路面系统。运用时域有限差分方法(FDTD)研究了这种实际的水泥混凝土路面系统电磁散射,具体计算了3层路面系统电磁散射的双站散射系数,得出了散射系数随散射角和入射波频率变化的曲线。分析了散射系数随路面分维数、入射波频率、入射角、路面材料介电常数、面层厚度、基层厚度等参数变化的规律,讨论了面层存在圆柱形空洞时,空洞内填充物变化对散射系数的影响,得到了具有一维带限Weierstrass分形特征的实际路面系统电磁散射的特性。数值计算结果表明:路面分维数、入射波频率、入射角、路面材料介电常数、面层厚度、基层厚度、面层存在的空洞对散射系数的影响是非常复杂的。     

无线纳米网中太赫兹电磁波传输特性分析

针对基于太赫兹通信的电磁纳米网络,深入分析太赫兹电磁波路径传输特性以及大气分子吸收特性,从能耗的角度构建太赫兹信道传输的数学模型。分别针对不带反射路径的传输场景和带有反射路径的传输场景来分析路径传输特性;利用大气辐射原理来分析大气分子吸收特性。在不同传输距离和传输频率下,结合路径传输和大气分子吸收对太赫兹电磁波传输能量损耗进行仿真。结果表明:分子吸收损耗是太赫兹电磁波传输能量损耗的重要组成部分,大气分子吸收损耗与传输介质分子组成有关;路径传输损耗受到传输频率和距离的影响。分析结果对太赫兹通信频段的选择以及纳米节点能耗设计有重要参考价值。     

Incident Wave Source for Finite-Difference Time-Domain Computation of Electromagnetic Scattering for Objects Embedded in Layered Dispersive Media

An incident wave source for finite-difference time-domain (FDTD) computation of electromagnetic scattering involving layered dispersive media is described. The method is based on the decomposition of an arbitrary incident wave into its frequency components and computing the corresponding steady-state fields in the FDTD lattice analytically. The wave source can in principle generate an incident wave obeying the dispersion relations and reflection and transmission relations of the FDTD lattice exactly. Numerical results show that, in practical computation, the accuracy of the generated incident wave is limited by FFT aliasing error occurring during waveform synthesis.     

Electromagnetic performance analysis of omega‐type metamaterial radomes

Radomes usually used for protection of antennas from environment should have minimum degrading effects on antenna performances. Recently, metamaterials are used in radome designs to improve their characteristics. In this work, various combinations of omega type metamaterial are investigated in planar radome designs. The simulations show that some of these structures have good performances in the designed frequency range 13–17 GHz up to incident angle 70°. Moreover, retrieval method is used to determine the effective parameters of the structure. The radome is also investigated in the presence of a microstrip antenna. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE , 2011.     

Design and measurement‐based characterization of a K‐band metalens for wideband oblique‐incident spherical‐plane wave conversion

In this article, a wideband spherical‐plane wave conversion metalens (WSPCM) working in the K‐band is designed. The WSPCM consists of metamaterial elements with gradient transmission phases, which can transform the oblique‐incident spherical wave to the plane wave propagating along the direction from the source to the center of the metalens. First, a five‐layer metamaterial element with gradient transmission phase is designed using the Computer Simulation Technology software. Then, a metamaterial wedge consists of eight metamaterial elements with 30° phase gradient (that can deflect the incident plane wave by 30°) is designed to verify the phase modulation characteristic of the metamaterial element. Afterwards, a metalens is designed according to the digitized phase distribution of the dielectric lens. Finally, the electric field distribution of the emitted wave at different frequencies and different source locations (ie, oblique‐incident angles) is studied. The design is validated through simulations and measurements.     

基于冲激脉冲的无线电波透视法仿真研究

针对传统的无线电波透视法获取信息量少及探测工作繁琐等问题,提出了一种基于冲激脉冲的时域脉冲式无线电波透视法;仿真分析了理想脉冲电磁波透过一定厚度的不同介质后在有限频带内的频率响应。仿真结果表明,基于冲激脉冲的时域脉冲式无线电波透视法具有更宽的频率范围,可增加提取的信息量,提高探测精度;不同介质的电性参数和吸收系数不同,对电磁波的吸收能力也不同,据此可分辨不同的地质构造。     

Ku波段宽带传输频率选择表面优化设计

通过调整频率选择表面(FSS)单元的结构参数来控制电磁波在某雷达波段内的传输是滤波器研究领域的重要内容。为实现圆环形FSS单元在Ku波段的宽带传输特性,并明确单元结构参数对其传输特性的影响规律,采用谱域分析法,从圆环形单元的大小、宽度、阵列周期等方面,对圆环形单元FSS进行了数值分析和优化设计。仿真结果表明,谐振频率点的主要影响因素为单元大小,而单元宽度主要控制传输带宽。经优化,当单元外半径为3.5mm,单元宽度为0.66mm,阵列周期为10.0mm时,谐振频率为14.8GHz,FSS传输带位于Ku波段内,传输带宽达5.7GHz。优化后的FSS结构适用于Ku波段宽带传输,为优化设计提供了依据。