太赫兹MIMO弧形阵列方位向成像算法研究

该文提出一种新的在太赫兹频段下基于MIMO弧形阵列的方位向成像算法,通过将MIMO弧形阵列等效转换为MIMO线阵,基于等效MIMO线阵引入RMA算法思路对弧形阵列方位向图像进行重建。该文详细介绍了MIMO弧形阵列与普通MIMO线阵的等效转换,建立了相应的成像信号模型,设计了MIMO弧形阵列太赫兹单频方位向成像算法,并通过计算机仿真验证了该算法的可行性与有效性。     

340 GHz稀疏MIMO阵列实时3-D成像系统

介绍了一种基于稀疏MIMO(Multiple Input and Multiple Output)阵列的340 GHz三维成像系统.系统采用水平放置的4发16收稀疏MIMO阵列配合垂直维的聚束扫描实现方位维的高分辨成像,每个发射通道的波形为16GHz带宽的线性调频连续波信号,通过脉冲压缩实现距离维的高分辨.测试结果表明,在4 m的探测距离(光程)上,成像系统方位向、垂直向和距离向的分辨率分别达到14 mm、10 mm和12 mm,通过对人体隐藏枪支的三维成像实验验证了系统对人体携带危险品的探测能力.     

稀疏阵列相干信号功率合成栅基仿真技术

稀疏阵列相干信号功率合成栅基仿真技术包括阵列功率合成数学建模、栅格尺度原则选定及计算机仿真实验设计实现等。文中从多点源稀疏阵列交汇区域相干信号的功率合成原理出发,建立其数学模型,设计了栅基实验流程,并对实验中重要参数栅格尺度的选定原则进行了推算分析,为利用计算机无失真地复现多点源功率合成能量分布规律打下了理论基础。     

圆周阵列太赫兹干涉成像仿真

太赫兹干涉成像原理简单,需要的探测单元少,数据获取效率高,在太赫兹成像应用中有很大发展潜力。研究了太赫兹干涉成像的原理,并设计了用于仿真成像的原理性方案。通过仿真实验分析了成像频率、圆周阵列半径、阵元数目对成像质量的影响以及成像系统的频率带宽。结果表明:在其他条件不变的情况下,成像频率越高,可有效成像要求的阵列半径越小;增加阵元数目可提高成像质量,但增加到一定数量后,提高不明显;均匀圆形阵列的有效成像带宽较宽。仿真结果所得到的结论为太赫兹干涉成像系统设计和实际应用提供了理论依据和技术支持。     

基于双策略差分进化算法的太赫兹MIMO阵列雷达优化

太赫兹波由于其高分辨率、高穿透性和高安全性等特点,太赫兹MIMO阵列雷达结合了多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)阵列技术,能够实现实时高分辨率成像,在人体安检等领域得到了广泛应用。然而,由于太赫兹波波长更短以及稀疏布阵使阵元间距远大于发射信号半波长,使阵列雷达波束方向图中出现高栅旁瓣电平问题,影响成像质量。针对该问题,文中在差分进化算法的基础上提出了一种双策略自适应差分进化算法(Dual Strategy Adaptive Differential Evolution,DSADE)用于阵列优化：首先,改进种群初始化方法,使用Kent混沌序列生成初始种群,该方法能够使初始个体基因在解空间中分布更加均匀;其次,提出了一种双变异策略,使算法能够根据迭代次数和个体适应度值选择合适的变异策略;最后,对参数进行了自适应改进,使参数能够根据个体进化情况进行自主调整。为验证DSADE算法收敛性选取了8组标准函数对算法进行了测试,DSADE算法在所有测试函数上均能取得最好的收敛效果。此外,使用DSADE算法对太赫兹MIMO雷达进行了仿真优化实验,该算法...     

基于光学技术的太赫兹相干辐射源研究

由于太赫兹辐射的独特性质和潜在的应用价值, 国内外关于太赫兹波的产生和探测的研究正呈现日益繁荣的景象, 目前太赫兹相干辐射源的研究已成为太赫兹技术领域最重要的前沿课题之一。介绍了产生太赫兹相干辐射的三种主要途径：一是光学技术, 它从高频向低频发展, 其代表为太赫兹激光器, 如气体激光器、半导体激光器和量子级联激光器等; 二是电子学技术, 它由低频向高频发展, 如微波管、固体微波源等; 三是光电子技术, 其频率由1 THz向两侧展宽, 采用超快激光脉冲触发产生太赫兹脉冲。设计了基于光学技术的太赫兹相干辐射系统, 该装置根据气体振转能级跃迁原理, 采用高压直流激励方式产生受激辐射, 波导管谐振腔体, 工作气体为N2, CD4和D2, 经过优化设计, 预计可以产生1.54 THz和1.58 THz的波连续输出。     

一种用于人体安检的三维稀疏太赫兹快速成像算法

太赫兹全息成像技术在人体安检成像、隐匿武器检测、无损检测等领域具有广阔的应用前景。该文提出了一种能够避免产生距离混叠现象的3维稀疏太赫兹快速成像体制和成像算法。该方法通过对太赫兹雷达的3维成像几何及相应回波模型的分析,利用随机稀疏频点数据来有效消除距离混叠现象;同时利用对稀疏回波数据的频谱搬移和插值来获得包含目标完整信息的3维数据,以实现对目标的3维分辨成像。通过对0.2 THz波段的仿真和实验数据的重建,验证了算法的正确性和有效性。      

太赫兹空气相干探测技术研究进展

太赫兹空气相干探测技术是一种宽带太赫兹探测技术。由于探测带宽仅受到探测激光脉冲宽度的影响,该技术的响应范围能够达到几十太赫兹,因此在实验上研发成功之后便成为了太赫兹技术领域一项重要的探测技术。详细介绍了太赫兹空气相干探测技术的实验原理和实验光路,总结了该技术最近几年的研究进展及改进措施,并对其探测性能和使用特点进行了分析与讨论。该研究可对初步使用太赫兹空气相干探测技术起到很好的参考作用。     

基于波导缝隙阵列的新型太赫兹频率扫描天线

为缩短太赫兹系统成像时间,该文提出将频率扫描天线应用于太赫兹成像系统中,并设计了一种基于波导缝隙阵列的太赫兹频率扫描天线。该文采用泰勒综合法降低副瓣电平,通过软件仿真结合功率传输法设计最优的缝隙分布。太赫兹波导缝隙阵列天线具有加工简单、成本低的优势,通过太赫兹准光测试系统对天线性能进行测试,实测天线扫描角度可达40°,增益约为15 dB,副瓣电平抑制优于–20 dB。测试结果表明太赫兹波导缝隙天线具有扫描角度大和副瓣低的优良特性,在太赫兹成像和目标探测等领域有巨大的应用价值。      

太赫兹空气相干探测技术引起的太赫兹脉冲畸变

太赫兹空气相干探测技术是一种宽带探测技术,目前已被广泛应用于宽带太赫兹技术中。该技术的频率响应由探测激光脉冲宽度决定。因此,不同的探测激光脉冲在探测过程可能引起太赫兹脉冲的畸变。本文基于数值计算研究了空气相干探测技术引起的太赫兹脉冲的脉冲畸变和能量损失。结果显示,这种脉冲畸变和能量损失主要依赖探测激光脉冲宽度和待探测的太赫兹脉冲的中心频率。本项工作对于估测在宽带太赫兹技术中使用空气相干探测技术的性能和表现有很好的帮助。     

基于等效相位中心近似与改进SLIM算法的稀疏阵列快速成像算法

提出一种应用于毫米波稀疏阵列成像的基于频率域成像算法和压缩感知技术相结合的成像算法。算法包含两个主要步骤,首先采用等效相位中心近似原理,将快速傅里叶变换成像算法用于周边形阵列,由于等效相位中心近似引入的残余相位误差无法在近距离成像应用中被完全补偿,因此在第二个步骤中,提出基于压缩感知技术的基于迭代最小化的稀疏学习（SLIM）的改进算法用于重聚焦初始图像。通过等效相位中心近似原理和改进的SLIM算法的结合,所提算法具备更高的计算效率、提升了图像质量、相比于传统的SLIM算法具备更少的迭代次数。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

基于二维最小相位相干因子的MIMO穿墙雷达成像方法

讨论了基于因式分解的穿墙雷达多输入多输出阵列配置方法,在此基础上提出了基于二维最小相位相干因子(2D Minimum Phase Coherence Factor,2D MPCF）加权的成像方法。2D MPCF综合了相位相干因子和距离向相位相干因子的优点,在方位向和距离向均有良好的栅瓣和旁瓣杂波抑制效果。仿真实验结果验证了所提成像方法不仅可以有效抑制杂波干扰,而且提高了成像结果分辨率。     

K频段斐波那契网格稀疏阵列分析与设计

针对低轨宽带卫星通信网、5G通信网应用中对K/Ka频段多波束有源相控阵天线的需求,对斐波那契网格阵列进行改进,提出一种大规模低旁瓣稀疏阵列的高效设计方法.首先从数学上对斐波那契网格阵列的栅瓣抑制特性进行解释,进而对阵列进行数值计算和全尺寸三维电磁仿真,最后结合实际工程应用给出一种K频段高密度集成有源相控阵多波束天线的阵...     

非均匀线阵多输入多输出雷达成像旁瓣抑方法

针对非均匀线阵多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达空间采样率低、成像旁瓣较高的问题,提出了一种基于阵列内插技术的非均匀线阵MIMO雷达成像旁瓣抑制方法. 对匹配滤波后MIMO雷达形成的非均匀等效阵列进行虚拟内插处理,将其变换为均匀线阵,在此基础上,再采用反向投影(Back Projection,BP)算法进行成像. 理论分析和仿真结果表明：所提方法有效地降低了非均匀线阵MIMO雷达的旁瓣水平,提高了成像质量.      

面向大规模天线系统的稀布阵技术研究与评估

通过大量天线数服务用户,大规模天线技术可有效提升频谱效率。然而,大规模天线将带来射频链路数量的大幅增加,进而带来成本的急剧提升,所以大规模天线的设计需要综合考虑性能和成本的折中。稀布阵技术通过优化天线阵元位置分布、激励幅度,可实现以更少的天线数逼近均匀阵列的性能,从而带来射频链路数量的降低和成本的控制,取得较好的性价比平衡。介绍了稀布阵关键技术的实现方案,评估分析了稀布阵的链路级性能以及在面向6G的大规模天线系统中应用稀布阵的系统性能。数据分析表明,稀布阵在小幅性能损失的情况下,可以显著降低天线阵元数,节约基站设备成本。     

基于稀疏编码的TPM通信噪声抑制分析

基于独立成分分析(ICA)时域滤波的时相调制(TPM)通信系统中的噪声干扰对系统性能有很大的影响。采用稀疏编码方法对TPM通信中的噪声进行抑制。首先对观测信号采用稀疏编码方法进行稀疏编码,然后对处理后的信号使用压缩方法处理,从而将ICA过程中对噪声所代表的小的变元值变小或置零,最终达到对噪声的削弱。仿真表明,稀疏编码方法对TPM通信中的噪声确实有较好的抑制,与不采用所提方法相比,大约有1 dB的系统误码性能提高。     

采用遗传算法的MIMO雷达L型阵列稀布优化

针对多输入多输出（MIMO）雷达阵列稀布导致栅瓣效应的问题,研究了L型阵列方向图综合方法。通过在发射和接收阵列的阵元位置中引入随机扰动,同步优化收发阵列,对MIMO雷达Ｌ型阵列等效构造的虚拟矩形平面阵列进行二维方向图综合,并且对遗传算法的变异算子进行改进,提高全局搜索性,从而有效抑制栅瓣,降低二维合成方向图中方位维和俯仰维的峰值旁瓣电平。仿真实验证明了所提算法的有效性。     

基于紧凑十字阵列的角度无关的宽带太赫兹带阻滤波器

介绍了一种可以在一些特殊的频率选择表面上激发额外的反对称模式的紧凑阵列设计. 基于这种设计,本文提出了一种角度无关的宽带太赫兹（THz）带阻滤波器. 紧凑十字架阵列由两层十字架金属阵列组成,其中第二层金属十字架的中心与第一层四个金属十字架单元的中心对齐. 数值结果显示紧凑阵列可以激发出一种额外的谐振模式. 与传统的周期设计相比,基于紧凑阵列的滤波器在带宽、通带平坦度和阻带衰减均有很大的性能提升. 提出的滤波器具有良好的滤波能力,其在1.2 THz的中心频率处具有0.75 THz的10 dB带宽且在0°~60°的范围内对角度不敏感. 此外,紧凑阵列可以被拓展运用到多种不同的结构,如耶路撒冷十字架结构,I型以及II型等结构.     

艇载共形稀疏阵列天线雷达成像研究

基于平流层飞艇平台,研究了共形稀疏阵列天线雷达对静止目标成像及对运动目标探测的问题。针对三叶玫瑰线艇身模型,提出了共形稀疏阵列天线的布阵方式。雷达采用实孔径方式成像,各子阵同时发射多脉冲频分正交信号。利用各子阵多发多收的回波信号,采用后向投影(BP)算法完成各子带信号对静止目标的成像处理,再将子带信号成像结果相参累加以提高静止目标成像的距离向分辨率;将各子阵一发多收的多脉冲回波信号变换到距离-多普勒域,完成静止杂波抑制,对各子带信号采用压缩感知(CS)的方法在二维空间实现对运动目标图像的重建,再将子带信号重建结果非相参累加以提高运动目标探测的信噪比。仿真实验验证了本文方法的有效性。