非连续谱FMCW雷达信号分析与处理

高频地波雷达工作在干扰严重的高频段,系统很难找到一段连续寂净的工作频段.为提高雷达抗干扰性能,用几个不连续的干净频带来合成系统的有效带宽.分析了一种非连续谱线性调频雷达信号;根据信号特点采用先速度后距离的二维处理方式;通过对每段信号进行分解、相位补偿、重构的方法来消除由频率跳变所引起的距离旁瓣增高,谱峰分裂、偏移等影响.仿真结果表明了该方法能有效地抑制旁瓣,实现目标的二维分辨.     

探地雷达回波信号的特征提取和分类

探地雷达的回波信号具有非平稳特征.为实现非平稳信号的检测和分类,采用了二进小波变换、主分量分析与Fisher线性判别分析和前馈多层感知器分类器分别对探地雷达回波信号进行小波分解、去相关与特征选择和分类.实验结果表明,该算法具有很好的分类效果.     

基于随机平均梯度下降和对比源反演的非线性逆散射算法研究

采用非线性对比源反演(CSI)算法求解电磁逆散射问题时,在每次迭代过程中都涉及到求解散射场数据关于对比源和总场的微分,即Jacobi矩阵,该矩阵求解导致算法存在计算代价大和收敛速度慢等问题。该文在CSI框架下,采用一种基于随机平均梯度下降的对比源反演算法(SAG-CSI)代替原来的全梯度交替共轭梯度算法来重构介质目标介电常数的空间分布信息。该方法在每次迭代中只需计算随机抽取的部分测量数据在目标函数中的梯度信息,同时目标函数对未抽中的测量数据的梯度信息保持不变,用以上两部分梯度信息共同求解出目标函数的最优值。由模拟数据结果表明,该方法与传统CSI方法在成像精度相比拟的情况下,降低了计算代价并提高算法收敛速度。     

一种新型的超宽频天线的设计

提出了一种微带馈电的新型超宽频的天线,该天线印刷在覆铜介质基板上,介质基板尺寸为30.0 mm×35.0 mm×1.6 mm,材料是介电常数为4.4的FR4介质,利用仿真软件HFSS对天线参数进行仿真和优化.通过在微带面上开缝,可实现天线频带宽度(回波损耗S11＜-10 dB)2.6～11.5 GHz,相对带宽达126％.结果表明,该设计天线不仅满足超宽带要求,且结构简单,体积小,适合在超宽带天线(UWB)通信中应用.     

超磁致伸缩超声振子预紧特性对输出振幅的影响规律

为了开发出高稳定性的大功率旋转超声加工系统,采用超磁致伸缩材料研究超声振子预紧特性对输出振幅的影响规律。基于机电等效电路类比原理,建立了超声振子等效电路模型,推导出超磁致伸缩超声振子的振幅输出模型。通过阻抗分析对系统等效刚度、等效阻尼以及机电转换系数进行参数辨识,提出以实际能量转换效率表征系统振幅特性,研究了超声换能器预应力和变幅杆预紧扭矩对系统的影响规律。研究结果表明,超声振子的振幅特性受到超声换能器预应力和变幅杆预紧扭矩的影响,因此,需综合考虑预紧机构的强度和振幅稳定性等因素,在有效的频率跟踪精度范围内优化设计预紧机构参数,改善超声振幅特性。     

一种新型超宽带单极子天线设计与仿真

通过单极子和高介电常数(相对介电常数为38)陶瓷介质谐振器的耦合设计了一种新型类齿状UWB单极子天线,以实现天线超宽频带的目的。采用软件HFSS进行仿真,并对天线模型参数进行优化,得到最佳设计效果。结果表明,该天线频带宽度为2.6~20.0 GHz(S11≤–10 dB),相对带宽达到了154%,满足超宽带天线要求。该天线实现小型化超宽带的同时,在整个UWB匹配频段内,具有良好的驻波比和方向图特性,较好地兼顾了各方面的性能。     

一种改进的U型槽超宽带微带天线研究

设计了一种改进的U型槽低剖面宽带微带天线,并考虑在尺寸为30.0 mm×30.0 mm×1.5 mm、由相对介电常数为4.4的FR4制成的覆铜介质基板上通过酸蚀制备该天线。利用仿真软件HFSS对该天线的参数进行了仿真和优化,并根据优化的天线尺寸进行了实际制作和测量。仿真及实测结果均表明:通过在U型槽臂加载弧形,该天线的频带宽度和相对带宽分别可达3.4～11.2 GHz(S11≤–10 dB)和107%,达到了展宽带宽的目的。该天线不仅可以实现超宽带,而且结构简单,尺寸小,易于集成。     

超磁致伸缩换能器涡流损耗及温升抑制研究

超磁致伸缩材料用于换能器后可实现大振幅的超声加工。超磁致伸缩换能器使用时会施加高频电流,内部会产生较大的涡流损耗,引起换能器内部系统的温升,造成不必要的能量损耗,因此对换能器内部进行优化设计,降低换能器内部的涡流损耗,可有效提高能量利用率,减小系统温升,提高换能器的振幅稳定性。建立了超磁致伸缩换能器内部涡流损耗的理论模型,特别分析了超磁致伸缩材料和永磁体切片对涡流损耗的影响。同时借助ANSYS Workbench软件对超磁致伸缩换能器工作时产生的涡流损耗及其引起的换能器整体的温升情况进行了有限元仿真分析,在理论层面得到了换能器内部的涡流损耗规律。最终提出了超磁致伸缩换能器的永磁体切片优化方案,结果表明,切片优化后的换能器涡流损耗明显降低,工作时温升情况得到明显抑制。     

具有带阻特性的新型超宽带天线研究

据短距离无线电通信系统对超宽带天线的要求,提出了一种新型的具有带阻特性的印刷超宽带天线。采用在辐射贴片传输线旁边加上2个U形寄生单元来实现天线的带阻特性,天线的辐射贴片与接地板具有一致的结构,使得天线的辐射方向图与偶极子天线非常类似。对U形寄生单元的各个参数对带阻性能的影响进行了研究,仿真结果表明可以方便的通过改变寄生单元的尺寸和位置来改变阻带的位置和宽度。可实现天线频带宽度(S11≤-10 dB)3.5 GHz~14.6 GHz,相对带宽达123%,并实现了4.9 Ghz~6.1 GHz的阻带特性,实验结果表明该天线适用于超宽带系统的应用。     

镜像综合孔径毫米波辐射测量灵敏度

镜像综合孔径可利用较少的天线获得地球遥感所需的高空间分辨率,但是镜像综合孔径辐射测量灵敏度尚未得到深入分析。针对该问题,推导了二维镜像综合孔径辐射测量噪声特性,在此基础上,对一维/二维镜像综合孔径测量灵敏度进行了分析,开展了仿真实验,并与常规综合孔径测量灵敏度进行了分析比较。