2023年第9期文章目次

孙磊

2023, 45(9):1-8.

[摘要](5118) [HTML](0) [PDF 16.18 M](189)

摘要:
伴随5G 移动通信发展的同时,新一代移动通信研究正在积极进行中,依托低地球轨道(LEO)卫星的星地移动通信技术进展迅速,揭开了地球移动通信网全覆盖的序幕,相控阵天线以其波束灵活而成为射频前端的主角,不同于静止地球轨道同步卫星通信天线,LEO 卫星通信天线面临更多的挑战。文中重点阐述LEO 星地通信中相控阵的技术特点,介绍其在目前主要星地通信系统中的应用情况,分析星地通信中相控阵技术的关键问题,例如数字多波束技术、低能耗技术、高G/ T 技术、共口径技术等,对星地通信中相控阵技术的发展趋势进行了展望。

2 基于AIS和Canopy+Kmeans算法的高频雷达阵列幅相校准

廖一迁，岳显昌，吴雄斌，张　兰

2023, 45(9):9-15.

[摘要](4855) [HTML](0) [PDF 7.63 M](128)

摘要:
阵列通道幅相校准是高频地波雷达方位估计必不可少的环节。文中提出一种基于自动识别系统 (AIS)和Canopy+Kmeans 的聚类算法对阵列的幅相误差进行校准。AIS 直接用于阵列幅相校准将会出现许多虚假和错误的校准值信息,因此还需要对AIS 得到的校准值进行进一步筛选。该方法结合机器学习中的Canopy 算法和Kmeans 算法,利用AIS 船只信号得到的幅度和相位校准值进行自动聚类,从而得到正确的幅度和相位校准值。校准之后的雷达数据用多重信号分类算法进行到达角(DOA)估计,DOA 估计的准确度有了大幅的提高。

3 一种多载波相位编码波形的运动补偿方法

龚政辉，欧建平，刘盛启，瞿　爽，王国帆

2023, 45(9):16-22.

[摘要](4989) [HTML](0) [PDF 9.19 M](137)

摘要:
多载波相位编码雷达信号波形,在频域上包含多个子载波,在时域上采用分段编码,能够有效降低接收机的循环自相关特性,提高雷达发射信号被敌方侦收机截获和解析的难度,具有良好的抗欺骗干扰与低截获性能。但多载波相位编码波形具有多普勒敏感性,在高速运动平台上应用时,运动会导致信号脉冲压缩后主副瓣比降低,造成脉冲压缩与相参积累损失。对此,文中提出了一种多普勒前置补偿技术,在多载波相位编码波形产生阶段,利用运动平台速度对该波形的每个子载波进行精细的多普勒预置补偿,有效降低了该波形的多普勒敏感性,同时该方法具有便于工程实现的特点。仿真结果表明,该方法在高速平台应用条件下能够有效地抑制脉冲压缩旁瓣,降低脉冲压缩和相参积累损失。

4 宽带差分微带天线及其阵列设计

郭胜杰，陈斯文，梁志伟

2023, 45(9):23-26.

[摘要](5051) [HTML](0) [PDF 6.75 M](133)

摘要:
提出了一种新型的差分微带线馈电式宽带微带天线单元及阵列。首先,结合微带天线的场分布特点,提出了一种终端短路的平行差分微带线结构,实现了对其TM01 主模的有效激励;所提出的微带天线的辐射层与馈线层共用金属地,在扩展天线带宽的同时,有效降低了天线的剖面高度;然后,通过在馈线上加载U 型槽,改善其带内匹配特性,将天线的阻抗带宽(电压驻波比≤2)从7. 6??提高到了15. 9??;最后,基于微带馈线的周期性场分布特点,仅通过对馈电结构进行长度扩展,无需额外的功分结构,便实现了一款1×2 的差分微带天线阵列,并对其性能进行了仿真与分析。

5 基于ANSYS 的机载雷达环控系统仿真研究

杨飞龙，朱金彪，郑灿兵

2023, 45(9):27-31.

[摘要](5087) [HTML](0) [PDF 6.93 M](104)

摘要:
根据机载雷达环控系统设计要求,以机载雷达为研究对象,对比不同环控系统的方案,风冷冷却方式对飞机改装工作量少,更具可行性,介绍了环控系统的设备构成及原理,论述了各仿真参数的选择,对机载雷达天线罩内的温度场和流场进行了仿真分析,验证了环控系统的设计方案合理性。选取天线的不同当量导热系数进行仿真计算,得出了天线表面温度随当量导热系数的变化规律,并通过飞行试验实测天线温度值,实测值与仿真计算结果误差为1. 3℃,验证了仿真计算结果的可靠性和仿真方法的可行性,为机载雷达环控系统的优化设计提供了一种可靠方法。

6 某卫星有源相控阵天线系统在轨失效分析

赵旭昊，邢　英，岳海波，糜　健

2023, 45(9):32-37.

[摘要](5043) [HTML](0) [PDF 9.04 M](104)

摘要:
某卫星有源相控阵天线为首颗成功在轨应用的C 频段多极化天线,已在轨运行超过4 年,采用有源相控阵天线体制,具有高分辨率、宽覆盖、多极化、多工作模式、高图像质量的特点,波束控制灵活,能够实现聚束模式、超精细条带模式、全极化条带模式、波成像模式、双极化条带模式、双极化扫描模式多种工作模式。相控阵天线的部件失效会造成天线增益、副瓣电平等性能参数的恶化。通过算例仿真,建立部件失效数学模型,天线增益变化与失效比例相关,副瓣抬升和失效模式相关。计算结果可以用于某卫星有源相控阵天线在轨失效后性能分析。

7 一种低互耦圆形微带阵列天线

司晴晴，曾庆生，石　源，张言东

2023, 45(9):38-45.

[摘要](4916) [HTML](0) [PDF 17.09 M](93)

摘要:
文中提出了一种具有低互耦和低相关性的双圆形微带贴片阵列天线。阵元间加载两个对称放置的类E 型电磁带隙结构,利用其带隙特性抑制表面波传播,降低阵元间的互耦。此外,在阵元间地板上刻蚀两组方形缝隙缺陷地结构,抑制地面耦合电流,从而进一步减小互耦和相关性。所提出的阵列天线工作在5. 8 GHz 频段,单元间的最小距离仅为0. 19λ。理论分析和实验结果表明:在工作频段内,所设计的阵列天线互耦下降超过39. 4 dB,包络相关系数低于0. 001 5,在天线尺寸较小且辐射性能良好的前提下实现了较好的去耦效果。

8 基于大容量存储多通道雷达模拟器设计与实现

尹铭浩，吴侠义，林任烦

2023, 45(9):46-52.

[摘要](4920) [HTML](0) [PDF 12.72 M](101)

摘要:
随着星载合成孔径雷达(SAR)技术的快速发展,雷达成像模式在不断更新,成像精度及广度要求在不断提高。为适应发展速度,提高雷达系统的研发效率,降低经济及时间成本,文中设计了一款基于大容量存储的多通道雷达模拟器,能够解决星载大场景下高精度回波数据模拟及存储问题,并用该系统仿真得到准确可靠的实验结果。基于大容量存储的多通道雷达模拟器为星载SAR 系统的研制提供了的更有效的测试手段。

9 基于YOLOv5 与PRI 变换的无人机编队检测

杨　波，孙闽红，仇兆炀，韩文草

2023, 45(9):53-60.

[摘要](5017) [HTML](0) [PDF 14.05 M](94)

摘要:
针对无人机编队数量的检测,文中从信号处理角度,提出了一种基于YOLOv5 与脉冲重复间隔(PRI)变换的无人机编队检测算法。首先对无人机旋翼的雷达回波微多普勒信号进行建模与参数化表征,用时频变换方法得到微多普勒时频图,然后对其中的闪烁脉冲用YOLOv5 进行检测并得到每个闪烁脉冲的位置信息,最后用PRI 变换对闪烁脉冲进行分选,并基于分选结果得到无人机数量的估计。实验结果表明,该方法在信噪比为2 dB 时,对4 架无人机编队的检测准确率能够达到90%以上。

10 一种基于半集总π型阻抗变换器的改进型宽带Doherty

贾文强，于洪喜

2023, 45(9):61-64.

[摘要](4904) [HTML](0) [PDF 2.94 M](100)

摘要:
为了解决传统宽带Doherty 放大器主辅功放管子的非理想连接及其在高频性能恶化的问题,提出了基于半集总π型阻抗变换器的改进型Doherty 合成方案。分析并给出设计参数的计算公式,仿真结果表明:1. 4 GHz~2. 6 GHz 的宽带Doherty 放大器,相对带宽达60%,峰值输出功率44. 8 dBm, 输出功率回退6 dB 漏极效率44%-49%,增益大于11 dB,带内起伏0. 6 dB,三阶互调优于-18. 5 dBc。结果证明可明显提高宽带Doherty 的带宽及其工作频率,在未来有重要工程应用价值。

11 基于极化阵列雷达的信号模型及目标检测性能分析

缪惠峰，王　宁，周　明

2023, 45(9):65-72.

[摘要](5106) [HTML](0) [PDF 11.49 M](100)

摘要:
极化阵列雷达可以对电磁波的极化信息进行提取和利用,从而提高目标检测、目标识别等能力。基于多种不同类型的极化阵列雷达系统,针对目标检测性能进行了分析。首先,建立了极化阵列雷达的统一信号模型。然后,对比了单一极化相控阵雷达、全极化阵列雷达和子阵交叉极化雷达的回波信号,并分析了各种阵列在不同信噪比下的目标检测性能;最后,结合仿真试验,总结了不同类型极化阵列雷达的特点。

12 全脉冲采样分段叠加的干扰特性分析

吴若无，许　雄，钱苏敏，韩　慧，邰　宁，曾勇虎，汪连栋

2023, 45(9):73-78.

[摘要](4832) [HTML](0) [PDF 20.17 M](232)

摘要:
为更加准确灵活地运用全脉冲采样分段叠加干扰样式,对其干扰特性进行了分析。首先推导了干扰在线性调频脉冲压缩雷达匹配滤波环节的作用过程,并分析得出了干扰对匹配滤波环节的干扰特性;之后对照干扰特性分析结论,采用仿真实验定性分析、半实物实验量化分析、雷达模拟系统干扰实验效果分析的方式,进行了干扰特性分析结论的验证工作。实验结果表明,干扰的作用效果符合干扰特性的分析结论。该特性分析结论可为电磁环境模拟中相应干扰场景的构建和干扰时序的设计提供一定支撑。

13 一种改进型分支线式宽带带线和差器的研究

张青梅

2023, 45(9):79-83.

[摘要](4998) [HTML](0) [PDF 10.91 M](102)

摘要:
文中研制了一种X 波段改进型分支线式宽带带线和差器,该分支线式的和差器是由多段四分之一波长线组成的多环魔T,且各四分之一波长段的长度、线宽可调节。通过理论分析和三维电磁仿真优化四分之一波长参数及环路级数,得到了X 波段40??频带内幅度一致性优于±0. 15 dB,相位一致性优于±1. 5°,和差隔离度优于33 dB 的和差器。并通过实物验证得到和差器在同频带内幅度一致性优于±0. 2 dB,相位一致性优于±2°,和差隔离度优于27. 5 dB。最后结合工程应用,通过理论分析、三维电磁仿真构建了平面式宽带和差波束形成网络,得到X 波段40??频带内和、方位差、俯仰差波束幅度一致性优于±0. 3 dB,相位一致性优于±2. 5°,和、方位差、俯仰差之间隔离度优于34 dB。

14 基于S-ISOMAP 和DAG-SVM 的齿轮声学故障诊断方法

夏成林，李春琦，杨　涛，张林鍹

2023, 45(9):84-89.

[摘要](5056) [HTML](0) [PDF 7.73 M](94)

摘要:
齿轮故障声信号特征数据集具有高维和非线性特性,等距映射(ISOMAP)降维算法通过构造距离矩阵来测量样本点之间的测地距离,具有处理复杂非线性数据的能力,但其本身是一种无监督算法,不能有效利用样本点间的标签信息。文中设计了一种结合有监督等距映射(S-ISOMAP)算法和有向无环图支持向量机(DAG-SVM)的故障诊断方法,主要包括特征提取、降维和模式识别三个部分。利用梅尔频率倒谱系数(MFCC)提取齿轮故障声信号的特征信息,建立高维特征数据集,在计算欧式距离时引入调节因子,构建有监督的S-ISOMAP 降维算法对高维MFCC 特征数据集进行降维。引入有向无环图,构建DAG-SVM 分类器实现多分类。实验结果表明,该方法能有效准确的识别出旋转机齿轮的故障状态,识别准确率达到94. 67??, S-ISOMAP 相较ISOAMP、局部线性嵌入的降维效果更好,分类识别准确率更高。

15 相控阵雷达和差网络的设计

卢　威，刘　芸

2023, 45(9):90-93.

[摘要](4995) [HTML](0) [PDF 5.61 M](101)

摘要:
为了获得目标的距离、方位角和俯仰角等位置信息,多功能相控阵雷达常用和差网络进行馈电。文中介绍了一种对称多节耦合线8. 34 dB 定向耦合器,结合耦合器交叉串联的设计思想,实现了一款两个七节上下交叉串联的小型化超宽带90° 3 dB 电桥。4 个3 dB 电桥和雷达系统中的移相器拓扑组合实现了八端口和差网络。对称多节定向耦合器直通口与耦合口的输出相位具有正交性,因此实现的和差网络在频带内拥有良好的相位一致性。测试结果表明: 在f0 GHz~3f0 GHz,该网络的损耗小于8. 5 dB,驻波小于1. 45,带内幅度一致性小于±0. 8 dB,相位一致性小于±4°,尺寸为130 mm×110 mm×1. 6 mm。该和差网络具有性能优良、结构简单、易加工的特点,目前已应用于相控阵雷达系统中。

16 高重频PD 雷达导引头低空目标检测性能分析

邱　涛，杨　勇

2023, 45(9):94-99.

[摘要](4970) [HTML](0) [PDF 7.12 M](109)

摘要:
文中以检测低空突防目标为背景,分析了在多径散射、海杂波和热噪声以及远距离支援干扰的情况下,高重频脉冲多普勒(PD)雷达导引头对低空突防目标的检测性能。首先,通过对多径条件下的目标回波信号、海杂波、热噪声以及远距离支援干扰进行建模,推导得出了高重频PD 雷达接收信号的表达形式;然后,结合具体场景对雷达接收信号进行仿真,并以此综合分析了多径散射、海杂波、远距离支援干扰对目标回波的影响效应;最后,得到了不同干扰因素对PD 雷达导引头检测性能的影响效果。

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