半实物仿真系统中电磁目标模拟器的若干关键技术研究

论文摘要

半实物仿真是用于制导导弹中导引头研制的技术,该技术可替代打靶实验,缩短导引头的研发周期、降低研发费用并实时获取实验数据,具有风险小、高效率、高回报的特点。半实物仿真中的电磁目标模拟分系统,或简称为电磁目标模拟器的系统采用天线阵列、紧缩场天线及毫米波/红外复合模拟等技术来模拟导引头实际使用场景中不同特性的目标运动。随着我国装备制造的多样化快速发展,新式装备不断涌现,现有的电磁目标模拟系统需要进行相应的升级。这些升级包括厘米波/毫米波复合目标模拟阵列的宽带天线阵元带宽升级和毫米波/红外复合目标模拟系统的毫米波段模拟精度升级。这些升级对于我国的当代国防建设具有重要意义。本论文结合厘米波/毫米波复合目标模拟阵列中的双极化超宽带天线阵元研制和毫米波/红外复合目标模拟器研究项目中的内容,对电磁目标模拟系统的技术升级中遇到的若干关键技术问题进行了研究,内容主要包括:厘米波/毫米波复合阵列的宽带天线阵元技术问题;毫米波/红外复合目标模拟系统中红外的透过率及毫米波场的静区质量的矛盾问题。这两个问题研究的是电磁目标模拟系统中厘米波和毫米波、毫米波和红外波等频段电磁波的模拟目标复合问题。首先,为解决厘米波/毫米波复合阵列的宽带天线阵元技术问题,本文提出并实现了一种新颖的带宽覆盖2-40 GHz的双频段双极化复合Vivaldi天线。本文通过采用嵌套的方法,将8-40 GHz与2-8 GHz双槽线Vivaldi天线复合为同一口径的双频段Vivaldi天线,解决了厘米波/毫米波天线的复合问题;通过采用双槽线辐射结构,辅以馈电网络的结构调整,解决了在Ka波段正交极化Vivaldi天线馈电处的结构难点。经测量,双频段双极化复合Vivaldi天线两个频段的-10 dB阻抗带宽可分别覆盖2-8 GHz和8-40 GHz;垂直DBVA单元和水平DBVA单元具有相似的辐射特性;2-40 GHz内的增益高于4.6 dBi;6-40 GHz内的增益在10dBi附近。测量结果表明双频段双极化复合Vivaldi天线的工作带宽、极化方式、增益、3 dB波束宽度等指标均可满足厘米波/毫米波复合阵列对宽带天线阵元提出的技术要求。其次,为解决毫米波/红外复合目标模拟系统中红外的透过率及毫米波场的静区质量的矛盾问题,本文首次提出了一种加载石墨烯红外窗口的毫米波紧缩场反射面天线结构。本文通过对石墨烯在毫米波/红外波段的特性研究,掌握了石墨烯用作红外窗口的基本参数,并依照该参数设计了一种新型的加载石墨烯红外窗口的毫米波紧缩场反射面天线结构。该结构的石墨烯红外窗口具有约90%的红外透过率参考值。通过全波仿真验证,在35 GHz时,以静区场幅度不均度的峰峰值Evpp小于2 dB为标准,该结构具有直径为140 mm的圆形口径测试静区,静区平面内相位不均度的峰峰值φvpp为0.66°。通过与加载金属网栅红外窗口的毫米波紧缩场反射面天线进行比较,本文提出加载石墨烯红外窗口的毫米波紧缩场反射面天线结构具有更加优异的红外透过率和一致的毫米波静区相位特性,以此解决了毫米波/红外复合目标模拟系统中红外的透过率与毫米波场的静区质量间的矛盾问题。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 陈栋

导师: 朱守正

关键词: 半实物仿真,双频段天线,双极化天线,紧缩场馈源,红外窗口,金属网栅,石墨烯,石墨烯红外窗口

来源: 华东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 华东师范大学

分类号: TP391.9;O441

总页数: 130

文件大小: 4271K

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