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《西安电子科技大学》 2008年
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隐身技术中的雷达截面预估与控制

张鹏飞  
【摘要】: 现代战争中,飞行器和舰船的隐身性能直接决定了它们在战场上的突防能力和战斗性能。以发动机进气道为代表的电大尺寸开口腔体结构可在飞行器鼻锥方向构成很强的后向散射,对该类结构雷达截面(RCS)的单独计算分析在隐身飞行器设计当中具有重要意义。相控阵天线已成为机载和舰载先进雷达系统的必要组成部分,对于相控阵天线辐射和散射的分析计算对于隐身舰艇的设计具有重要的指导作用。本论文密切结合“十一五”国防科技预研重点项目研究了腔体结构和阵列天线的散射分析方法和RCS控制技术。所取得的成果可概括为: 1、RCS计算预处理技术研究。论文基于商业软件Rhinoceros的建模和网格剖分功能结合编写数据提取程序,完成了RCS计算中腔体和舰船的混合多边形面片建模和数据预处理,并研究了基于该模型的射线追踪、遮挡判断算法。 2、腔体的RCS计算方法研究。论文分析了理想导体以及涂敷吸波材料理想导体腔体结构的IPO迭代公式。对IPO迭代算法进行了改进:首先改进了迭代计算中腔体终端的反射计算,然后将初值继承方法引入迭代过程,并利用前后向迭代、松弛因子大大加快了迭代的计算速度和收敛速度。论文采用IPO算法编程计算了进气道模型的RCS,与测试结果吻合良好。在对电大尺寸开口腔体RCS的各种算法的计算精度和计算速度分析的基础上,为保持计算精度的同时提高计算速度,论文基于消息传递协议MPI开发了腔体RCS的SBR、CRE、IPO并行计算程序,采用大粒度任务分配策略达到了较高的并行计算效率。 3、腔体RCS控制技术研究。论文对涂敷吸波材料和采用S弯对腔体RCS的影响采用IPO计算程序进行了分析计算,并分析了将两种技术结合的腔体RCS控制技术。 4、提出了电大尺寸载体上天线辐射场的FEM/CRE-UTD混合算法。该混合方法首先采用有限元法计算天线在自由空间的辐射场。在研究了利用富勒结构的天线辐射场复射线拟合的基础上,采用复射线展开、复射线轴线追踪、近轴近似计算技术计算载体对天线辐射场的反射,并通过UTD方法计入了棱边的绕射效应,得到电大尺寸载体上天线的辐射场。 5、基于互易定理的天线模式项散射场快速计算。论文以天线的互易定理为基础,利用天线的辐射场来计算平面波照射下的天线模式项散射场。该方法可快速完成平面波在不同入射角度照射下天线模式项RCS的计算,还可以与天线辐射场的FEM/CRE-UTD混合算法相结合,分析舰载天线的天线模式项散射。 6、阵列天线辐射和散射机理研究。利用阵列天线系统模型的S参数,分析了阵列天线单元的互耦。将场的矢量球面波函数展开和散射矩阵推广到阵列天线的辐射和散射分析当中,推导出阵列天线辐射和散射的基础理论公式。该公式以叠加定理的形式综合考虑了天线单元之间的互耦、馈电网络影响等因素,同时还反映了阵列天线模式散射场和天线单元辐射场的关系,公式近似后可简化为乘积定理的形式。在此基础上论文研究了大型阵列天线辐射场的近似计算方法,并采用阵列实例进行了验证。论文还采用阵列天线散射场基础理论公式的近似计算分析了阵列天线散射场的特点和峰值方向,并以一维阵列为例分离和分析了阵列天线的结构模式项和天线模式项散射,验证了理论分析结果。 7、有源相控阵天线系统的辐射和散射分析。利用网络参数分析了有源相控阵天线单元的馈电系统模型,得到阵列单元的接收机负载反射系数表达式。结合阵列天线散射的基础理论公式和接收机负载反射系数表达式得到了相控阵天线的天线模式项散射近似计算公式。公式计入了单元馈电系统当中的接收机负载反射系数和移相器工作参数的影响。基于该公式,论文将天线模式项散射按照是否受配相状态影响分为两部分进行研究,最后对这样两部分散射场的特点和峰值方向进行了分析并采用微带阵列进行了验证,为相控阵天线的RCS分析计算和RCS控制提供了理论上的指导。 8、舰载相控阵天线RCS控制方法研究。针对阵列天线各个散射模式,逐一分析了对应的RCS控制技术。重点分析了阵列的倾斜安装对天线辐射和散射特性的影响,对副瓣电平在天线隐身中的重要性进行了理论分析。在综合考虑辐射和散射特性的基础上利用泰勒综合和密度锥削稀疏技术设计了低副瓣电平阵列天线,并采用随机遍历算法对阵列天线副瓣进行了优化。最后研究了以控制RCS为目的的馈电系统小型化,利用左手电路原理设计了宽频带小型化电桥。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN974

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【引证文献】
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1 王文涛;张鹏飞;龚书喜;王兴;洪涛;路宝;;附加延时线的阵列天线模式项RCS减缩优化[J];西安电子科技大学学报;2011年02期
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1 凌劲;混合快速算法在天线辐射和散射问题中的研究与应用[D];西安电子科技大学;2011年
2 王文涛;天线雷达散射截面分析与控制方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 袁宏伟;目标散射精确分析及微带天线RCS控制技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
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1 孙晓阳;基于步进频率雷达的天线目标宽带散射特性分析[D];国防科学技术大学;2011年
【参考文献】
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1 徐向明,岳勇,阮颖铮;雷达舱和天线罩的电磁散射[J];电波科学学报;2000年02期
2 高飞,马凤国,张红霞,刘其中,陈益邻;利用复射线法分析腔体的散射场[J];电波科学学报;2000年02期
3 刘英,龚书喜,傅德民;分形天线的研究进展[J];电波科学学报;2002年01期
4 刘英,龚书喜,傅德民;阻抗条带减缩雷达散射截面的分析与优化设计[J];电波科学学报;2003年03期
5 顾长青,王璟;IPO-FDTD混合法计算三维复杂腔体的RCS[J];电波科学学报;2003年04期
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7 袁军;邱扬;刘其中;田锦;;基于并行技术的机载多天线耦合快速算法[J];电波科学学报;2006年06期
8 徐云学;龚书喜;;基于MATLAB的电大尺寸目标RCS计算系统研究[J];电波科学学报;2007年02期
9 阮颖铮;复空间惠更斯原理[J];成都电讯工程学院学报;1987年01期
10 阮颖铮;;复惠更斯源展开的参量选择[J];电子科技大学学报;1989年05期
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1 张玉;FDTD与矩量法的关键技术及并行电磁计算应用研究[D];西安电子科技大学;2004年
【共引文献】
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3 孙玉发,陈明生,任志军;应用DWT-Chebyshev方法计算宽带雷达散射截面[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年04期
4 陈晓坤;高强;;有理降阶模型在电磁问题中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年01期
5 赵佳;吴先良;程媛;;MLC-FDTD在波导带通滤波器设计中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年02期
6 徐博;孙玉发;;三维目标表面缝隙的宽带电磁散射特性研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年06期
7 赵方方;吴先良;陈明生;;旋转PE算法在目标电磁散射分析中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年05期
8 帅春江;;孔洞对直埋式农用屏蔽电缆耦合效应影响研究[J];安徽农业科学;2011年35期
9 蔡二平 ,蒋全兴;用时域有限差分法模拟千兆赫兹横电磁波室的馈电接头[J];安全与电磁兼容;2004年06期
10 杨文麟;李华;孙晓欣;;电波暗室的设计方法[J];安全与电磁兼容;2005年S1期
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1 吴琼;;人工神经网络在基片集成波导滤波器设计中的应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
2 施鹤年;蒋仁培;陈清河;;铁氧体波导中电磁场传播问题的有限元分析[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
3 周雁翎;;一种新颖结构的中功率徽带环行器[A];1995年全国微波会议论文集(下册)[C];1995年
4 李斌;陈志鹏;李弘;罗辰;王慧慧;耿松;冯雷;刘秋艳;刘万东;;利用脉冲压缩雷达反射法测量复杂背景等离子体密度剖面[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
5 雷磊;王志瑾;;铝箔V-型皱褶构型板的雷达散射性能影响因素的研究[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
6 王春;;一种新型宽带HF单极子天线[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
7 郑宏兴;郁道银;;添加各向异性参数修正ADI-FDTD算法中的数值色散[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
8 常海峰;徐筱麟;鲍峻松;;电磁脉冲对孔缝的耦合效应及防护方法的研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
9 赵涛;强勇;;米波雷达目标RCS分析[A];第八届全国信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
10 刘海韬;程海峰;周永江;张德勇;楚增勇;;容性频率选择表面在单层吸波材料中的应用[A];2006年全国功能材料学术年会专辑(Ⅲ)[C];2006年
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1 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 范木杰;时域多分辨分析在非对称共面波导研究中的应用[D];大连海事大学;2010年
3 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
4 李学识;基于表面波驱动的等离子体天线及其阵列技术研究[D];华南理工大学;2010年
5 芮锡;旋转结构体电磁问题的高效分析与应用[D];电子科技大学;2010年
6 廖臣;三维电磁粒子模拟并行算法及其应用研究[D];电子科技大学;2010年
7 荆燕飞;线性方程组迭代法与预条件技术及在电磁散射计算中的应用[D];电子科技大学;2010年
8 任志刚;预条件算法及在电磁场数值模拟中的应用[D];电子科技大学;2010年
9 赖生建;计算电磁学中的径向基无网格法[D];电子科技大学;2010年
10 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
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1 崔盈慧;基于障碍物智能识别的人机融合汽车安全预警研究[D];郑州大学;2010年
2 曹国光;舰船短波天线近远场研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘兴鹏;基于微波同轴谐振腔物料密度测量技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王化宇;基于时域有限差分法的微带结构电磁兼容研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 郑向阳;某三体舰船总体初步设计及隐身性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 刘超;频率选择表面电磁散射特性研究[D];大连理工大学;2010年
7 鲁统臻;星载SAR与AIS舰船目标检测技术研究[D];中国海洋大学;2010年
8 卢怡;高速动车组车厢屏蔽效能研究[D];北京交通大学;2010年
9 蔡云秀;基于ANSYS的普洱茶微波干燥过程温度场的数值分析[D];昆明理工大学;2009年
10 吴启铎;基于分形的多频段微带天线研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 熊邺,方大纲,盛卫星;雷达散射截面基于MBPE模型的在频空两域的双内插[J];电波科学学报;2001年03期
2 焦永昌;杨科;陈胜兵;张福顺;;粒子群优化算法用于阵列天线方向图综合设计[J];电波科学学报;2006年01期
3 袁军;邱扬;刘其中;田锦;谢拥军;;基于空间映射及遗传算法的车载天线优化配置[J];电波科学学报;2006年01期
4 徐云学;龚书喜;;基于MATLAB的电大尺寸目标RCS计算系统研究[J];电波科学学报;2007年02期
5 童创明;高阳;卢燕;苏敏;王金博;;一种新的雷达目标散射截面宽带和宽角同时外推技术[J];电波科学学报;2007年05期
6 韩国栋;顾长青;;加载十字分形缝隙的小型化微带天线[J];电波科学学报;2008年02期
7 朱旗;王义春;陈艳丽;龚晨;;圆柱体圆锥体共形相控阵设计[J];电波科学学报;2010年03期
8 史彦斌;张安;侯慧群;;电子战系统工程概述[J];电光与控制;2007年03期
9 冯林,阮颖铮;天线RCS减缩技术研究的新进展[J];电子科技大学学报;1995年S1期
10 熊卫华,赵光宙,厉小润;基于AGR提取PD信号的应用研究[J];电力系统及其自动化学报;2005年01期
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1 廖学军;基于高分辨距离像的雷达目标识别[D];西安电子科技大学;1999年
2 金谋平;多导体散射中的广义谐振研究[D];西安电子科技大学;2000年
3 贺秀莲;微带天线的数学建模理论与数值分析方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
4 郭景丽;全向宽带天线及天线罩电磁特性研究[D];西安电子科技大学;2005年
5 钱志华;等离子体天线的辐射与散射特性分析[D];南京理工大学;2006年
6 马君国;空间雷达目标特征提取与识别方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 李增瑞;低轮廓天线及其阵列的辐射与散射特性研究[D];北京交通大学;2009年
8 朱永锋;频率步进雷达运动目标成像的理论与方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
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1 赵峰;特征辅助的多目标数据关联算法研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 陈金;毫米波频率步进导引头的信号处理[D];南京理工大学;2004年
3 贺思三;雷达成像中的非理想散射现象分析[D];国防科学技术大学;2005年
4 李强;喇叭天线RCS减缩技术的研究[D];西安电子科技大学;2006年
5 王雪娇;基于雷达距离像的目标识别研究[D];浙江大学;2007年
6 陈继红;非线性优化问题的一类共轭梯度算法研究[D];首都师范大学;2007年
7 罗静杨;高分辨雷达成像中的谱估计应用研究[D];湖南大学;2007年
8 吴涛;微带贴片天线及阵列RCS减缩的研究[D];西安电子科技大学;2008年
9 程凡永;高分辨谱估计及其在雷达信号处理中的应用研究[D];湖南大学;2009年
10 陈瑞;天波超视距雷达海杂波背景下目标检测方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
【二级引证文献】
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1 徐海洋;张厚;殷雄;苏晓勇;;低雷达截面的超宽带Koch分形槽缝天线[J];压电与声光;2012年01期
2 王夫蔚;龚书喜;张鹏飞;洪涛;于松涛;马骥;;结构型吸波材料在阵列天线RCS减缩中的应用[J];西安电子科技大学学报;2012年05期
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1 孙晓阳;基于步进频率雷达的天线目标宽带散射特性分析[D];国防科学技术大学;2011年
【二级参考文献】
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1 赵维江,葛德彪;三面角反射器的高频电磁散射分析[J];电波科学学报;1998年03期
2 周后型,洪伟;预条件共轭梯度法在辐射和散射问题中的应用[J];电波科学学报;2000年04期
3 马云辉;阵列天线的遗传算法综合[J];电波科学学报;2001年02期
4 刘英,龚书喜,傅德民;分形天线的研究进展[J];电波科学学报;2002年01期
5 顾长青,王璟;IPO-FDTD混合法计算三维复杂腔体的RCS[J];电波科学学报;2003年04期
6 阮颖铮;空腔结构电磁散射分析方法研究[J];电波科学学报;1994年01期
7 于春阳,汪文秉;应用空域分解法分析复杂目标的散射特性[J];电波科学学报;1995年03期
8 阮颖铮;复空间惠更斯原理[J];成都电讯工程学院学报;1987年01期
9 阮颖铮;L.B.费尔森;;天线罩覆盖的波束近轴场[J];成都电讯工程学院学报;1987年04期
10 阮颖铮;;复惠更斯源展开的参量选择[J];电子科技大学学报;1989年05期
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1 许峰;若干分形天线分析研究[D];西安电子科技大学;2002年
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9 崔金辉,杨莘元;超低副瓣阵列天线不同扫描角度幅相误差影响的研究[J];哈尔滨工程大学学报;2004年06期
10 刘洪;王玉峰;周正;蒋挺;庞伟正;;异构多种群双交换遗传算法综合矩形平面阵列[J];弹箭与制导学报;2007年02期
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2 张德斌;;阵列天线的天馈一体化研究与应用[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
3 刁跃龙;郭庆华;廖桂生;;一种基于自适应阵理论的方向图综合方法[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
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6 姜文;李超;刘英;龚书喜;艾浩;;新型一体化MIMO阵列天线[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
7 张权;沈建靓;严继军;玄晓波;李欣;;差分进化算法在阵列天线波束赋形中的应用[A];2010年全国电磁兼容会议论文集[C];2010年
8 蔡亚星;李伟明;尚飞;任武;薛正辉;高本庆;;双种群遗传算法进行阵列天线综合[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第三册)[C];2006年
9 朱旗;况泽灵;刘伟丰;芦伟;姜开利;;碳纳米管阵列辐射的实验研究[A];2009年全国天线年会论文集(下)[C];2009年
10 王玲;李校林;;阵列天线输出自相关矩阵及其误差分析[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
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1 陈黎;波音F——15SE“沉默鹰”完成RCS测试[N];中国航空报;2010年
2 本报记者 逄丹;运营商的机会:用平台开放与RCS重造移动SNS[N];通信产业报;2011年
3 本报记者 萧阳;惠普升级RCS再打成本牌[N];计算机世界;2009年
4 本报记者 凡晓芝;惠普联手思杰推新RCS解决方案[N];计算机世界;2008年
5 爱立信 (中国)通信有限公司;RCS:围绕通讯录的在线社区[N];通信产业报;2009年
6 采访人 本报通讯员 王蕊;掌控风云 相控阵天气雷达崭露头角[N];中国气象报;2010年
7 杨阿昭;无线交换机减少所需AP[N];中国计算机报;2003年
8 本报通讯员 王辉东 陈健;奋发求知为报国[N];科技日报;2002年
9 工业和信息化部电信研究院通信标准研究所 李海花;富通信推进网络融合和演进[N];人民邮电;2011年
10 陈立;“平克尼”号欲近海称霸[N];中国国防报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张鹏飞;隐身技术中的雷达截面预估与控制[D];西安电子科技大学;2008年
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3 尚军平;相控阵天线快速测量与校准技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
4 袁宏伟;目标散射精确分析及微带天线RCS控制技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
5 陈曦;相控阵天线相位中心及卫星通信圆极化天线研究[D];西安电子科技大学;2011年
6 杨彦炯;阵列天线与毫米波紧缩场天线研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 凌劲;混合快速算法在天线辐射和散射问题中的研究与应用[D];西安电子科技大学;2011年
8 王欣;高功率线极化径向线阵列天线研究[D];西南交通大学;2010年
9 路宝;天线雷达散射截面分析与控制术研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 张厚;智能天线阵列中的若干技术研究[D];西安电子科技大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张志春;相控阵天线模式项散射研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 王颖;阵列天线间耦合模型研究[D];武汉理工大学;2012年
3 任国敏;低副瓣雷达阵列天线与有源相控阵研究[D];西安电子科技大学;2011年
4 石晶;16×16毫米波相控阵天线的研究与设计[D];西安电子科技大学;2011年
5 李有铭;圆形共形相控阵天线的设计与分析[D];燕山大学;2010年
6 孙犇;阵列天线RCS快速精确计算[D];南京航空航天大学;2011年
7 蒋帅;相控阵天线快速测量算法和故障诊断的研究[D];西安电子科技大学;2010年
8 兰关军;相控阵天线快速测量研究[D];西安电子科技大学;2008年
9 毛小莲;波导缝隙相控阵天线的设计研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 李立哲;螺旋阵列天线作为高功率微波馈源的可行性研究[D];西南交通大学;2010年
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