异常海洋大气折射环境对红外与微波传输的影响

研究了海上异常折射环境对于雷达微波和远红外波段的影响,利用近海面大气折射环境数值模型以及福建平潭和西沙永兴岛的海洋环境观测数据对两个波段进行了对比,着重分析了雷达出现负折射、蒸发波导、表面波导以及悬空波导时红外波段大气折射环境的差异性。结果表明,红外波段容易受到温度因素的影响,而微波波段受水汽(或湿度)影响的程度更大;当雷达微波出现负折射时,红外波段却出现“波导“特征,但强度和厚度较弱;当微波出现大气波导时,红外波段显示为负折射特征。该项研究可为复杂海洋大气环境下两种探测系统的优化配置以及海洋环境对舰载光电探测系统的影响研究提供科学参考。     

海上湍流对雷达波传播影响模拟研究

基于海洋大气近地层相似理论,给出了大气折射指数和微波波段湍流强度垂直廓线模型;基于一维Kolmogorov湍流谱,数值模拟随机瞬变大气折射指数,并将其叠加在大气折射率垂直廓线上,建立了海洋大气近地层考虑湍流影响的大气修正折射率垂直廓线模型.利用海面水文气象观测数据和美国海军高级传播模型,数值模拟了蒸发波导和湍流对雷达波传播和雷达探测性能的影响,发现:海洋大气近地层湍流在一定程度上增大了蒸发波导内雷达波传播损耗,减弱了雷达对海面目标的超视距探测能力;而在蒸发波导高度以上部分空域,湍流效应在一定程度上减弱了雷达波传播损耗;因此,在定量评估舰载雷达探测性能时有必要考虑蒸发波导和湍流的综合影响.     

电波环境及微波超视距传播

电波环境是信息化系统和武器装备的重要组成部分,微波超视距传播基于对流层电波环境中的大气超折射(大气波导)和散射机制,可实现数百千米的地基/岸基/船载雷达微波超视距远距离目标探测或无中继微波超视距远距离通信,具有较大的实际应用价值。文章介绍了电波环境的概念和数据要素、对流层大气波导和散射传播的特点以及微波超视距效应评估技术,在此基础上分析了微波超视距雷达探测技术的典型应用场景。     

大气波导的形成及其对雷达探测的影响

电磁波在海洋大气条件下传播时可产生大气波导现象。文章分析大气波导的形成以及对电磁波传播的影响,分析大气折射的存在条件,电磁波在大气波导中传播所受到的制约,总结出大气波导对雷达探测的影响。     

海洋大气波导对雷达探测性能影响的研究

建立了海洋环境中典型波导的经验模型,用电磁波传播的地型抛物方程以及分步傅里叶算法对电磁波在各种波导情况下的传播衰减情况进行了数值模拟,并构建了雷达性能评估模型,应用该方法评估了不同波导环境下雷达的探测性能,分析了由于大气波导环境的影响所产生的雷达低空异常探测特征。     

舰载微波超视距雷达天线架设高度研究

针对X波段舰载微波超视距雷达,研究了蒸发波导条件下雷达天线架设高度对其探测距离的影响.利用抛物方程模型建立了评估模型,通过仿真分析了天线架高对电磁波传播损耗及雷达作用距离的影响,研究结果表明,不同的层结条件下,虽然天线架高对电磁波传播损耗的影响不相同,但对雷达探测距离的影响却具有一般规律,即波导高度较低时,雷达作用距离随天线架高的增加而增大;当波导高度较高时,雷达探测距离随大线架高的增加先增大后减小.最后针对X波段海上雷达系统天线的架设高度给出了建议.     

大气波导环境下雷达参数的敏感性分析

大气波导传播可导致电磁波的传播路径和有效覆盖范围与正常折射条件下明显不同,这会影响雷达的探测性能和部署.文中借助于抛物形波方程,研究了雷达系统参数的设置对3种典型波导环境下电磁波单程传播损耗的影响,并对雷达探测性能做出评估,给出了建议,为以后雷达回波资料反演大气折射率廓线作必要的准备.     

海上大气负折射现象及其对电波传播影响分析

近地层负折射结构是海洋大气环境中一种少见的异常折射结构,它对电磁波传播的影响与蒸发波导陷获电磁波传播的效果截然相反.利用蒸发波导模型中的伪折射率概念,研究了海洋大气近地层负折射层高度及廓线参数的计算方法,通过仿真手段比较分析了负折射与蒸发波导的差异及其对电磁波传播影响的"反波导"特征,并利用2002年5月福建平潭岛的试验数据对负折射廓线及其对电磁波影响的"反波导"特性进行了验证分析.     

雷达跟踪海上低空目标仰角误差计算方法研究

针对雷达跟踪低空目标受传播环境影响的仰角误差问题, 基于电磁波传播的抛物方程方法, 提出一种能计算多路径和大气折射等造成低仰角误差的新方法.正常大气折射条件下, 与射线方法结果的对比显示了该方法的正确性.利用所提方法, 仿真分析了粗糙海面、大气波导等不同环境条件下的雷达测角误差, 并仿真了采用窄角和偏轴跟踪方式减轻多路径效应后的改善效果.计算过程和仿真结果表明, 所提方法可同时考虑大气波导和多路径等复杂传播环境的综合影响, 以及雷达参数和工作方式等因素的共同影响.     

大气波导效应及其对低空探测的影响分析

对于低空搜索雷达来说,希望能尽早准确地判知低空威胁目标,但在出现大气波导效应时,雷达探测性能往往会受其影响;从大气波导效应的成因、类型以及在我国的分布情况出发,分析了大气波导效应对低空搜索雷达正常工作的影响,初步提出了在大气波导情况下改善和提高雷达低空检测性能的技术措施。     

雾化幕障宽波段消光性能研究

现有宽波段干扰技术普遍存在作用时间太短、干扰波段不够宽等问题,为此研究了新型的雾化幕障干扰技术。研究了其多波段干扰原理、原料配方,并针对可见光、激光、红外、毫米波和厘米波波段光源进行消光性能实验研究。实验结果表明:泡径为2～3 mm厚50 cm的雾化幕障,可完全屏蔽可见光和激光信号,红外透过率小于5%;对毫米波和厘米波信号也能达到良好的遮蔽效果,高效干扰时间在20 min以上,是一种有潜质的宽频无源干扰介质。     

传输介质引起的多基地雷达的系统误差修正

对多基地雷达由于信号传输介质折射指数的变化引起的系统误差进行研究,考察了光纤介质的温度特性及其对测距的影响,提出相应的解决方案;对大气折射引起的距离和测距误差进行讨论,并针对只有距离和测量信息的多站系统的电波折射误差提出了实时修正算法.     

一种微波超视距雷达气象条件测量方法及应用

在简单分析电磁波大气折射原理的基础上，提出了一种新的测量微波超视距雷达气象条件的方法，并对其实际应用进行了论证。     

大气折射效应对LEO-SAR成像质量的影响

大气折射会对无线电波造成射线弯曲和时延色散。对工作在微波频段的LEO-SAR而言,弯曲效应会导致雷达图像在距离上的偏移,而色散效应导致的二次相位误差会对接收信号造成脉冲展宽,使雷达图像分辨率降低,产生畸变。通过对这两种传播效应进行建模分析,选择电离层、对流层环境折射效应均较强的三亚地区进行折射指数剖面建模,仿真计算了该大气环境下,不同频段和轨道高度上LEO-SAR目标成像的距离向漂移和分辨率的变化,分析了大气折射引起的射线弯曲和时延色散特性对LEO-SAR成像质量的影响,为不同类型的LEO-SAR提供准确合理的折射误差修正补偿。     

涡旋微波量子雷达

电磁波轨道角动量(OAM)量子态指构成电磁波的每个电磁波量子均具有OAM,是涡旋电磁波的重要形态之一。在微波波段,这种电磁波量子称为“涡旋微波量子”。涡旋微波量子与传统平面波微波量子具有不同的物理特性,针对传统吸波材料具有强反射系数,造成雷达散射截面积(RCS)增加,并提升目标回波的接收信号功率和检测概率,是对抗基于吸波材料的隐身目标之利器。该文提出了基于OAM量子态的涡旋微波量子雷达,给出了基本物理架构和数学模型,借助量子电动力学(QED)从理论上分析了涡旋微波量子的高回波功率特性,并通过实验验证了理论分析的正确性。在收发端均采用相同极化方式下,与传统平面波雷达相比实验中回波功率提高约9 dB。同时,配合典型雷达工作参数进行了仿真,明确了涡旋微波量子雷达在接收功率和检测概率等性能指标上的提升,进一步展现了涡旋微波量子针对吸波材料的反隐身能力。      

Investigation of Ocean Surface Wave Refraction Using TerraSAR-X Data

As a scientific and technological continuation of the X-band Synthetic Aperture Radar (X-SAR) and Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) missions, the new X-SAR, namely, TerraSAR-X (TSX), was launched on June 15, 2007. Since then, it has provided numerous high-quality data over land and ocean operationally. In this paper, surface wave refraction and diffraction are investigated using TSX imagery acquired over the coast of Terceira island situated in the North Atlantic. Peak wavelength and wave direction are determined by SAR 2-D image spectra. They are compared to measurements of X-band marine radar and results of the WAve prediction Model (WAM). Significant wave height in the near-shore shallow water region is estimated from TSX Spotlight mode data following the wave refraction laws and using the developed XWAVE empirical algorithm. Image spectra of the TSX subscenes in the full-coverage region are given to investigate significant changes of wave direction and length. By analyzing another TSX image acquired in StripMap mode, a shadow zone in the lee side of Terceira island is identified. It is influenced jointly by wave refraction and diffraction. Furthermore, a cross-sea pattern revealed in the image spectra is investigated. The cross sea is generated by the diffracted wave rays from the northern and southern coasts of the island. Less wave directional spreading for the cross-sea situation is observed as well when compared to the image spectra at the origin of diffraction.      

用于空间领域的太赫兹技术研究概况

作为电磁波中从红外光到微波的过渡区,太赫兹波所具有的独特性能已得到了人们的广泛认识。随着太赫兹辐射源、太赫兹探测器等单元技术研究的不断成熟,美国、欧洲和日本已率先将其应用于空间天文观测、深空探测和对地气象环境监测等领域。重点总结了这些应用中的技术发展情况,并简要分析了太赫兹雷达与通信技术的研究状况和应用前景。     

雷达发射机阳极电源的原理分析

地波雷达是从事海洋环境研究以及电波传播相关理论探索的关键设备,设备安装和使用条件恶劣,并且处于连续运行状态,如何通过良好的维护来保证地波雷达的可靠运行,尤其是雷达的大功率发射设备,已成为使用和保障部门的重要课题。文中主要介绍了一种地波雷达微波管发射机的电源系统的组成,重点分析了阳极高压开关电源的电路原理,提出了变形脉宽调制控制的概念。 经过仿真和稳态工作波形分解,得出了该电源高可靠性和高效率的结论,给出了电源的主要工作电流、电压波形,希望为设备的使用和维护提供参考。