0.42THz频率连续可调同轴回旋管

作为目前工作在太赫兹频段输出功率最大的辐射源之一回旋管的功率可达到数十千瓦. 传统太赫兹回旋管一般为点频工作,难以满足动态核极化核磁共振等多方面技术需要。采用机械调节的方式,实现了带宽为2GHz中心频率为0.42THz二次谐波频率连续可调同轴回旋管,通过非线性理论分析发现,在不改变工作磁场条件下,在调节带宽范围内,可实现大于8kW的功率输出.     

基于相干化处理的步进频率ISAR成像算法研究

在步进频率高分辨ISAR成像中,传统的参数估计方法往往不能准确地估计出运动目标的速度和加速度值,其补偿后存在的相位误差对宽带合成ISAR图像有较大的影响。因此,该文提出了一种基于相邻相关法和相位相干化的步进频率高分辨ISAR成像技术,即通过相邻相关法估计运动目标的径向运动参数,在对回波数据包络进行补偿后,利用相位相干化对各子脉冲的相位误差进行校正,再利用频带拼接技术获取目标的合成高分辨1维距离像。之后,利用RD算法实现目标的高分辨ISAR成像。该方法具有精确相位误差补偿精度和高运算效率的优点。仿真和实测数据验证了该方法的有效性。     

0.6 THz三次谐波回旋管的研究

 太赫兹回旋管是一类基于电子回旋受激辐射机理的快波器件,同时也是目前最具发展前景的高功率太赫兹辐射源.本文根据回旋管的线性理论和自洽非线性理论对三次谐波、工作频率0.6 THz的回旋管进行了研究,重点讨论了引导中心分别为0mm的实心回旋电子注和0.315mm的空心回旋电子注的模式竞争.通过分析比较,发现工作在0.6THz 、三次谐波的众多模式中TE37模是一比较理想的工作模式,它不仅有相对较高的功率输出,而且还有相对较少的模式竞争.本文中的设计采用55kV/1.0A,电子注的速度横纵比为1.5,在工作磁场7.86T下,数值计算结果表明输出功率达4.73kW.     

0.5THz二次谐波同轴回旋管的设计

二次谐波回旋管所需磁场仅为基模的一半,极大地降低了对工作磁场的要求.基于回旋管线性和自洽非线性理论设计了一只0.5 THz回旋管,采用TE56模为工作模式,分析了多项关键参数对注波互作用效率的影响,当其工作电压为49 kV,工作电流为5A,工作磁场为时9.94 T,效率为22.52％,输出功率可达55 kW.     

一种复杂运动目标的ISAR成像算法

在对复杂运动目标进行逆合成孔径雷达成像时,由于转动矢量随时间而变化,回波信号中会引入一个与散射点位置有关的相位误差,无法用通常的相位补偿方法进行校正,应用距离-多普勒算法获得的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)像会变得模糊.本文分析了目标转动矢量变化使得ISAR像模糊的内在原因,给出了目标三维转动状态下的ISAR信号形式,并基于散射点信号的特点提出了一种复杂运动目标的ISAR成像算法.该算法不仅适用于转动矢量方向不变的非均匀转动目标,而且对于转动矢量方向缓慢变化的目标,算法仍然能够有效地提高ISAR成像的质量.仿真试验结果表明了该算法的有效性.     

频率步进太赫兹雷达的一维高分辨距离像

频率步进信号是一种较常用的距离分辨力高的雷达信号,常用于雷达的目标识别,而太赫兹波比微波信号波长短,更易于实现距离高分辨力。利用0.2 THz步进频率太赫兹雷达实现了高分辨一维距离像,分析了步进频率雷达系统中一维高分辨力距离像的成像原理,对0.2 THz步进频率雷达系统进行了介绍,最后,用Matlab对太赫兹雷达高分辨力进行了仿真,仿真结果表明,频率步进太赫兹雷达对静止目标达到了厘米级的高分辨力,而对于运动目标存在距离发散和耦合时移,速度越大,失真越大。     

基于线性调频步进ISAR参数估计和成像算法研究

本文在建立了线性调频步进ISAR回波信号模型的基础上,对线性调频步进ISAR信号特性进行了分析,指出径向速度和加速度将严重影响线性调频步进ISAR成像;因此,为了得到更好的ISAR图像,本文提出了一种新的基于线性调频步进ISAR的成像方法,充分利用距离时域包络和方位多普勒信息对径向速度和加速度进行精确的估计,同时在数据中对运动参数加以补偿,并最终实现方位多普勒成像;而且,该方法还适用于较低信噪比情况下的ISAR成像;在最后,本文给出了线性调频步进ISAR成像的详细步骤,并用不同信噪比的仿真数据验证了本文所提出方法的可行性。     

基于外差法的回旋管装置诊断与测试方法

针对大功率、高频率的回旋管装置,提出了基于频谱仪与扩频模块相结合的外差法测量与诊断回旋管波源的方法。利用频谱仪与扩频模块实现外部谐波混频,并将中频信号经过快速傅里叶变换处理后识别回旋管波源的信号频率。将实测结果与理论计算相互比对,从而实现了对回旋管结构与工作参数的诊断测试。测试方法操作简单,结果可靠,对于回旋管进一步在太赫兹频段的测试应用具有重要意义。     

基于面向对象的极化雷达影像分类

有效的PolSAR影像分类技术是PolSAR成功应用的基础,然而相比于比较成熟的PolSAR成像技术与系统设计,PolSAR影像分类技术的发展相对滞后,针对PolSAR影像面向对象分类研究中存在的问题,提出了一种新的结合多种目标极化分解、ReliefF-PSO_SVM和集成学习的PolSAR影像面向对象分类方法。该方法首先采用多种方法对PolSAR影像进行目标极化分解;然后将利用不同极化分解方法提取的极化参数组合成一幅多通道影像;接下来对多通道影像进行分割、特征提取;采用ReliefF-PSO_SVM算法进行特征选择,并保留适应度最高的N个特征子集进行分类,每一个特征子集对应一个分类结果;最后利用集成学习技术对各分类结果进行集成。以吉林省长春市部分区域为研究区,Radarsat2影像为数据源,将提出的方法应用于土地利用分类中,取得了较好的分类效果,总体精度和Kappa系数分别达到了85.06%和0.8006。此外,还构建了3种对比方法用于分类,对比结果进一步证明了所提方法在PolSAR影像分类中的优越性。     

频率步进毫米波雷达假目标干扰仿真与分析

为了提高距离分辨力,弹载毫米波雷达常采用频率步进体制。雷达发射的一串相参的频率步进信号经过逆傅里叶变换可以得到目标高分辨距离像,对该种体制雷达采用传统的噪声干扰不能起到满意的效果,必须采用相参干扰技术。主要研究了复制转发假目标干扰和灵巧噪声干扰两种相参干扰技术,首先从理论上研究两种干扰技术的干扰机理,然后研究不同干扰参数的干扰性能,比较了两种干扰技术的优劣,提出了对频率步进毫米波雷达的有效干扰方法,最后仿真验证了理论分析结果。     

220 GHz共焦波导回旋振荡管的理论研究与模拟仿真

随着毫米波波段回旋管的研究深入,传统的封闭式圆波导谐振腔的弊端越发明显。根据回旋管非线性理论,设计了一只采用开放式准光谐振腔作为高频结构的回旋振荡管,其工作频率为220 GHz、工作电压为60 k V、电流为3 A、横纵速度比α为1.5、工作模式为HE06模。通过采用自主研发的三维粒子模拟软件CHIPIC对其进行数值模拟研究,分析其工作特性,并进一步优化参数。仿真结果表明:所设计的回旋管在磁场为8.57 T的条件下工作,可获得36 k W的峰值功率输出,输出功率效率可达20%。     

太赫兹单频雷达的二维成像仿真

当目标相对雷达存在二维转动时,即使采用单频雷达也可获得目标的二维图像。特别是在目标围绕2根垂直于雷达视线的正交转轴旋转时,成像投影平面垂直于雷达视线,获得视角类似于光学照相机的成像结果。分析了单频雷达二维成像的原理,并利用图形电磁计算软件(GRECO)模拟1.5 THz单频雷达的坦克模型回波,通过二维快速傅里叶变换(FFT)进行二维方位向压缩,获得目标的侧视图像。     

高分辨步进频雷达回波信号模拟方法设计及实现

调频步进雷达信号作为一种距离高分辨信号广泛应用于各种新体制雷达中。在分析步进频回波信号数学模型的基础上,提出了一种基于FPGA并行理论和高速DAC架构的三阶DDS步进频回波模拟方法。实现方法保证了回波相位的线性特性,较真实地模拟雷达探测过程对信号的调制。实现方法采用三阶DDS嵌套的方式,对回波信号数学模型按CPI帧周期维度、PRT脉冲重复周期维度进行特征分解,完成回波信号数学模型到FPGA底层单元的映射。实测结果表明,该方法满足步进频信号处理中的相参性,较真实地实现了步进频回波模拟,为雷达引信系统算法测试提供便捷。     

0.14 THz倍频器的设计与仿真

固态倍频器是毫米波及亚毫米波频段超外差接收机中的关键器件,其研制对太赫兹通信具有重要意义。介绍了一种基于肖特基变容二极管的宽带、高效率0.14 THz二倍频器的拓扑结构和仿真设计。该倍频器基于波导腔体石英基片微带电路形式,通过引线互联分别实现肖特基二极管接地和施加外部直流偏置,倍频器各部分采用了宽带电磁耦合结构设计。在开展了二极管建模及阻抗特性分析的基础上,采用三维有限元与非线性谐波平衡联合仿真方法,实现了倍频器的最优化设计。仿真结果表明,当输入频率为65 GHz~75 GHz,驱动功率为20 dBm时,倍频器的输出功率最高达10.1 dBm,倍频效率达10.8%。     

一种成像雷达的通信一体化信号设计与分析

雷达与通信系统一体化可以最大限度地利用雷达设备, 使雷达的优良性能为通信服务.根据信号共享的原则, 在保持成像雷达和通信各自功能实现的前提下, 设计了一种基于随机频率步进调制的成像雷达通信一体化信号.该信号的设计方法是对发送的通信数据进行随机编码处理, 然后将其调制到雷达载波的频点上发送出去, 实现通信功能; 而引入压缩感知理论后, 采用这种信号仍能获得高分辨率的雷达图像, 在一定功能上实现了成像雷达和通信的一体化.     

基于Simulink的太赫兹雷达系统仿真

系统仿真对于太赫兹雷达试验系统的优化设计具有重要意义.为对即将搭建的某多频段复用太赫兹雷达系统进行验证,本文以335 GHz 为例对该系统进行了方案设计和分析,带宽21.6 GHz,然后基于 Matlab/Simulink 设计了倍频、混频、正交解调等模块从而构建起太赫兹雷达Simulink系统,并以3个点目标为例进行了仿真,得到了雷达信号在各个阶段的频谱图,获得了3个点目标的距离像,距离像位置和分辨率与理论值一致.最后对结果误差和存在问题进行了分析.     

基于LabVIEW的雷达系统仿真软件的设计

利用LabVIEW具有软件开发周期短、开发成本低的优势,设计了一套基于LabVIEW的雷达系统仿真软件。先后开展对雷达系统的结构分析以及模块化设计等工作,并对设计的各个模块进行分析与测试。其中,模块化设计完成了雷达收、发波形的设计以及匹配滤波、脉冲积累、MTI处理、Doppler处理和CFAR门限检测等雷达信号处理算法的实现。该雷达系统仿真软件从信号的发射、接收、处理以及显示等过程复现了整个雷达系统的工作流程,通过测试,验证了该软件功能全面、性能稳定。     

大功率太赫兹回旋管的腔体分析与模拟

以0.3 THz回旋管为研究对象,对 TE06模回旋管腔体进行理论分析和起振电流的计算,以避免模式竞争的出现。对选取的电参数进行粒子模拟仿真,在10 kV和300 mA条件下得到 TE06模输出、平均输出功率为152 W及输出频率为299.5 GHz的模拟结果,并对不同磁场和不同电流情况下输出功率进行了分析,为太赫兹回旋管的研制提供参考。     

0．22THz准光波导回旋返波管的设计与模拟研究

回旋返波管作为一种频率可调谐的大功率太赫兹辐射源器件,具有较好的实用前景。本文根据回旋返波管线性理论设计了一只中心工作频率在0．22THz的准光波导回旋返波管,采用自主研发的三维粒子模拟软件CHIPIC对其进行数值模拟研究,分析其工作特性。仿真结果表明：所设计的回旋返波管可获得14kW的峰值功率输出,输出功率大于5kW时调谐带宽大于1GHz。     

0.22 THz微电真空折叠波导行波管的聚焦磁场研究

在0.22 THz微电真空折叠波导行波管放大器(FWG-TWT)的设计中,为了保证在电子枪中产生的、具有所需电流密度的电子注能够稳定、成型地注入互作用区,并维持较高的电子通过率,需仔细设计磁场聚焦系统。本文在 FWG-TWT 中使用螺线管线圈和周期永磁聚焦系统(PPM)2种磁场结构来实现电子束流的稳定注入和传输。通过三维仿真软件对此电子光学系统进行模拟计算,重点考察了磁场的初始位置、磁感应强度峰值以及磁体厚度等对电子束传输特性的影响。仿真结果表明,在合理的参数范围内,电子注静态通过率可以接近100%,波动很小,能够实现束流的稳定注入和传输。