高斯波束

摘要： 在百千瓦或兆瓦级大功率毫米波系统中一般采用量热法对输出的毫米波功率进行测量。针对百千瓦级长脉冲大功率毫米波系统功率测量的需要,开展了基于量热法的功率测量系统设计,利用吸收负载将入射的毫米波能量转换为热量,通过监测出入水口的温度和流量实现了大功率毫米波功率测量,并开展了重复性测试。为了实现量值溯源,提高测量系统的准确性,开展了能量标准装置的设计,并推导了能量测量误差。

摘要： 针对毫米波及太赫兹技术在遥感、天文探测以及成像等领域的应用,讨论了准光技术的基本原理、关键器件、系统构成及其技术优势;探讨了准光技术国内外现状及未来的发展趋势。准光技术是基于高斯波束在自由空间中传播而进行系统设计与分析的一种技术。利用准光技术实现的毫米波及太赫兹系统具有高功率处理能力,具备多极化、低传输损耗以及紧凑性等优点。准光技术在未来的各个领域将会有更加广阔的应用前景。

摘要： 介绍了一种新颖的折叠光路近场准光照射天线设计方法,并成功应用在微波黑体定标源微弱散射的双站测量中.在双站测量中,传统的小口径天线适用于低频范围,被测目标足够小才能保证远场条件.与传统基于远场条件出发的小口径天线设计不同,本文所提出的准光照射天线的设计目的是在目标区降低链路衰减,实现相位平坦、幅值边缘衰减的聚焦照射,并可在近场区域内测得目标的远场散射特征.设计基于准光学设计方法:由主反射镜和平板反射镜共同构成紧凑的折叠光路,首先确定馈源喇叭天线的等效高斯波束参数,然后基于高斯波束传播理论设计主反射镜,再通过全波仿真验证其折叠路径.仿真分析表明即使馈源采用基本的圆锥喇叭馈源,也可实现良好的聚焦效果.双站实测数据表明该天线设计达到了设计目的,为亚毫米波近场双站散射测量的开展提供了关键性的波束控制,具备广泛的应用价值.

摘要： Born散射理论可以通过省略高阶项实现针对一次散射波场的模拟.在这一理论的基础上,本文提出了一种针对二维黏声介质的一次散射波场高斯束Born正演方法.在该方法中,格林函数通过一系列不同初射方向的高斯波束累加获得,可以计算多至走时波场,保证了正演算法的计算精度.同时为了提高计算效率,正演方法使用了wavelet-bank方式合成局部平面波.区别于针对声波介质正演的wavelet-bank使用方法,文中将介质黏滞性信息融入了局部平面波的wavelet-bank合成方法中,以此实现针对黏声介质的快速一次散射波场模拟.两个模型的计算结果表明:本文提出的黏声介质高斯波束正演方法具有良好的计算精度以及较高的计算效率.

摘要： 准光模式转换器是高功率毫米波回旋管的重要组成部份,能够实现电磁波与电子注的分离、隔离波的反射,并实现回旋管的高斯波束输出.基于耦合波理论,分析设计出用于频率140 GHz、TE22.6模式回旋管的Denisov辐射器;基于几何光学理论,设计出准光反射镜面系统,并采用Feko软件进行优化.计算结果表明,所设计的准光模式转换器系统的转换效率约为97.3％,波束的高斯含量约为93.3％,达到了回旋管的应用需求.

摘要： Passive millimeter wave imaging is an important application in the field of public security. Recently, researchers have concentrated their efforts on the reflex system with FPA, which involves high costs and increased difficulties in building off-axis paraboloidal mirrors of large enough dimensions. In this article, we present a passive millimeter wave imaging system with one HDPE lens and a single detector, which can produce an image within a range of 1.5 m, with an imaging area of 1.2 m×1.2 m, and having a resolution greater than 1.5 cm. This system can be applied to public security and allows for non-contact safety inspections.%被动毫米波成像是公共安全检查的一个重要发展方向,目前国内外主要集中在纯反射系统的多元探测成像,以及采用透射形式的阵列探测成像两个领域.本文采用单点探测加扫描的形式,设计完成一套低成本近场被动毫米波成像系统,实现探测距离1.5 m、成像范围1.2 m×1.2 m、空间分辨率优于1.5 cm.该系统可应用于各公共检查场所,实现非接触式安全检查.

摘要： 时间域高斯波束叠前偏移是在时间域下进行高斯波束偏移，它的主要步骤包括三步。首先，同频率域下计算一样也是对地震记录进行分解。同频率域的区别是将某一道上的地震记录分解成不同方向上，不同时间所接收到的能量。即时间域的地震记录分解之后是射线方向和时间的函数，而在频率域下，地震记录被分解之后是射线方向和频率的函数。然后，通过模型分别对源点和接收点出射的射线进行运动学射线追踪和复值动力学射线追踪，求取源点在成像点处在地震波到达时的格林函数，以及由接收点的波场反向延拓回成像点处在地震波到达时的波场。在这一过程中，不同于频率域的是，格林函数和反向延拓的波场都是成像点处，在地震波到达时刻的值。最后，应用成像条件，计算该成像点在地震波到达时刻的反射率信息，最终得到成像结果。

摘要： 毫米波与亚毫米波在军事、民用方面都有广泛的用途。反射面分析通常采用几何光学法和物理光学法。本文首先对这两种方法进行了简单的比较分析，然后特别介绍了基于几何光学的衍射高斯波束分析方法，并在此基础上将其改进为可以分析三维系统的分析方法。并对其高效性与精确性与基于物理光学的商用软件进行对比验证。可以看出，三维衍射高斯波束分析方法是一种高效准确的分析设计三维准光网络的方法。

摘要： 在高斯波束入射情况下，物理光学电流积分的近似计算可以得到解析的表达式，这种方法可以用于电大尺寸以及超电大尺寸模型的仿真。本文将该方法用于波纹喇叭照射下的电大尺寸正馈和偏馈抛物面天线的仿真，并和物理光学法的结果相比较，两者十分吻合。波纹喇叭用CST仿真，在展开波纹喇叭辐射场时用二元三点插值找到相应高斯波束指向的磁场极化矢量。

摘要： 本文根据柱函数加性定理,推导了高斯波束在空间任意位置的有限级数展开式,计算了理想液体介质中位于任意位置的柱形粒子的声辐射力.通过数值模拟,研究了波束宽度,偏移距离以及频率对液体介质中刚性柱和弹性柱形粒子声辐射力的影响.研究结果表明,随着波束宽度的增大,柱形粒子所受的轴向声辐射力变大而横向声辐射力减小;在ka较小时,轴向声辐射力受频率影响比较大,ka较大时,轴向声辐射力基本趋于稳定,而横向声辐射力随着频率先增大后减小;当波束宽度较大时,在ka＞5时,横向声辐射力的方向发生变化.;轴向声辐射力随偏移距离的增大而减小,当偏移距与波束大小相当时横向声辐射力最大.

摘要： 被动毫米波成像是公共安全检察的一个重要发展方向,目前国内外主要集中在纯反射系统的面阵探测领域进行研究,研发成本高,而大口径离轴抛物面镜的加工更是拥有相当的难度.针对此,本文结合几何光学和高斯波束,采用毫米波透镜设计完成一套可适合近场被动毫米波成像的准光学系统,实现探测距离1.5m、成像面积1.2m×1.2m、空间分辨率优于3cm.该系统可应用于各公共检查场所,实现非接触式安全检查.

摘要： 在微波毫米波频段，提高固态发射机输出功率的基本技术途径是功率合成.为了提高太赫兹源的输出功率,提出了一种新型的太赫兹准光波束功率合成技术.该技术是采用准光的原理,在空间放置多个椭球面反射镜和一个双曲面反射镜,让几束高斯波束先后经过椭球面反射镜和双曲面反射镜,合成为一束,从而增大单束高斯波束的功率.首先模拟一束高斯波束在合成网络结构中的传输情况,并求出单束高斯波束在该功率合成网络中的传输效率.仿真计算可得单束高斯束在该功率合成网络中的传输效率为93.36％.接着模拟两束高斯束在合成网络中的传输与合成,求出其合成效率为93％.

摘要： 本文采用几何光学理论和矢量绕射理论相结合的方法对准光模式变换器(包括阶梯形Vlasov辐射器、准椭圆柱面反射镜和抛物柱面反射镜两级反射镜)进行了系统分析和研究,利用MATLAB编程软件设计和编写了准光模式变换器的数值计算分析程序.设计的中心频率为220GHz、半径为5mm、工作模式为TE03模的准光模式变换器,在输出窗口处将输出的高斯波束与标准的基模高斯波束(TEM00模)进行比较分析,计算得到高斯含量为95.23％,功率转换效率为70.09％,束腰半径为7mm.

摘要： 在准光技术的研究和应用中,利用解析公式设计准光系统具有方便快捷的优点.采用解析公式设计透镜和椭球反射镜组成的准光系统都得到与实际吻合的良好结果.但在使用解析公式计算抛物反射面对高斯束的变换特性时存在较大误差,不满足设计抛物面组成的准光系统的需要.为解决此问题,本文在Ka波段利用CST全波分析软件对高斯束经抛物面镜的变换特性进行大量仿真并进行相关的数据处理,对经典解析公式进行了校正.校验后的公式对于在Ka波段和W波段的高斯束斜入射抛物面镜的问题上的计算结果与全波仿真结果有较好的吻合,可以用于设计相关准光系统,同时也消除了使用全波仿真软件带来的耗时长占用计算机空间大等问题.

摘要： 在准光技术的研究和应用中,利用解析公式设计准光系统具有方便快捷的优点.采用解析公式设计透镜和椭球反射镜组成的准光系统都得到与实际吻合的良好结果.但在使用解析公式计算抛物反射面对高斯束的变换特性时存在较大误差,不满足设计抛物面组成的准光系统的需要.为解决此问题,本文在Ka波段利用CST全波分析软件对高斯束经抛物面镜的变换特性进行大量仿真并进行相关的数据处理,对经典解析公式进行了校正.校验后的公式对于在Ka波段和W波段的高斯束斜入射抛物面镜的问题上的计算结果与全波仿真结果有较好的吻合,可以用于设计相关准光系统,同时也消除了使用全波仿真软件带来的耗时长占用计算机空间大等问题.

摘要： 在准光技术的研究和应用中,利用解析公式设计准光系统具有方便快捷的优点.采用解析公式设计透镜和椭球反射镜组成的准光系统都得到与实际吻合的良好结果.但在使用解析公式计算抛物反射面对高斯束的变换特性时存在较大误差,不满足设计抛物面组成的准光系统的需要.为解决此问题,本文在Ka波段利用CST全波分析软件对高斯束经抛物面镜的变换特性进行大量仿真并进行相关的数据处理,对经典解析公式进行了校正.校验后的公式对于在Ka波段和W波段的高斯束斜入射抛物面镜的问题上的计算结果与全波仿真结果有较好的吻合,可以用于设计相关准光系统,同时也消除了使用全波仿真软件带来的耗时长占用计算机空间大等问题.

摘要： 本发明公开了一种可抑制多个非稳定次高斯干扰的波束形成方法，属于自适应阵列信号处理领域的波束形成技术。本发明首先将干扰抑制问题转化为带约束的优化问题；然后基于优化理论，设计求解算法获取波束形成器最优权向量。本发明可有效解决水声通信环境中，存在多个干扰源的情况，并且，当干扰源位置波动、特性为次高斯干扰时，本发明能获得更高的输出SINR性能，且本发明波束形成方法收敛更快，稳健性更强。

摘要： 本发明公开了一种针对高斯噪声中非高斯信号的稳健自适应波束形成方法，该方法首先对阵列接收信号的四阶累积量矩阵对角线加载，基于对角线加载的Capon四阶空间谱，通过一系列过程重建出更精确的期望信号和干扰的导向矢量，并生成虚拟信号协方差矩阵、虚拟干扰协方差矩阵；接着对阵列接收信号，计算局部的Capon空间互功率谱，估计出噪声协方差矩阵；最后利用获得的期望信号导向矢量、虚拟干扰协方差矩阵和噪声协方差矩阵获得最佳权矢量，对阵列接收信号形成稳健的自适应波束输出。该方法联合利用了Capon四阶空间谱和Capon空间互功率谱以及对角线加载和邻域寻优技术，获得更精确有效的期望信号的导向矢量、干扰加噪声协方差矩阵，提升了自适应波束器的稳健性。

摘要： 本发明公开一种基于非高斯非圆信号特性的稳健自适应波束形成方法，包括：利用Capon功率谱获取期望信号和干扰的初始波达方向角度，并将全空间划分为期望信号区域、干扰区域和噪声区域，再利用噪声区域内的Capon功率平均值估计噪声功率；获取期望信号和干扰的名义导向矢量；利用均匀线阵接收数据的采样协方差矩阵的特征向量作为与名义导向矢量垂直的误差矢量；基于Capon功率最大化准则进行导向矢量更新，估计得到期望信号和干扰的导向矢量；重构干扰加噪声协方差矩阵，并估计期望信号和干扰的非圆系数；重构伪协方差矩阵，并进行期望信号导向矢量的扩展以及协方差矩阵的扩展，基于扩展的期望信号导向矢量以及协方差矩阵，对阵列接收的信号进行波束形成。

摘要： 本发明公开了一种基于高斯熵准则的自适应降秩波束形成方法，包括以下步骤：1、初始化宽线性降秩波束形成器的权向量和降秩矩阵,给定步长因子的值；2、获取阵列接收信号；3、对阵列接收信号进行宽线性和降秩处理，然后通过宽线性降秩波束形成器，得到输出信号；4、将降秩矩阵的初始值、权向量的初始值和输出信号代入到降秩矩阵和权向量的迭代公式中进行迭代求解，得出波束形成的最佳权向量，再根据最佳权向量进行波束形成。本发明通过将降秩理论引入到宽线性LSE算法，有效的降低了算法复杂度和增大算法的收敛速度。同时，宽线性处理和高斯熵准则的采用，充分利用了接收信号和误差信号的二阶统计特性，从而可以应用于处理非圆信号。

摘要： 本发明公开了一种可抑制多个非稳定次高斯干扰的波束形成方法，属于自适应阵列信号处理领域的波束形成技术。本发明首先将干扰抑制问题转化为带约束的优化问题；然后基于优化理论，设计求解算法获取波束形成器最优权向量。本发明可有效解决水声通信环境中，存在多个干扰源的情况，并且，当干扰源位置波动、特性为次高斯干扰时，本发明能获得更高的输出SINR性能，且本发明波束形成方法收敛更快，稳健性更强。

摘要： 本发明公开了基于最近邻域法关联和高斯波束体积的昆虫密度统计方法，为精确统计迁飞昆虫各个高度层的密度提供了一种有效的手段。相对于已有的昆虫雷达密度统计方法，本方法通过最近邻域法关联出现在不同扫描波位的同一只昆虫，在有效防止对同一昆虫多次统计的同时，还降低了检测的虚警率；通过高斯波束计算雷达探测体积，并考虑了不同RCS的昆虫对应的雷达可探测区域不同，体积计算更加合理。

摘要： 本发明涉及一种各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性计算方法，根据各向异性等离子体湍流折射率起伏功率谱及Rytov近似理论，求解各向异性等离子体湍流中高斯波束的长期波束展宽和闪烁指数，引入了两个各向异性因子来参数化湍流单元在水平与垂直方向上的各向异性特性，对长期波束展宽和闪烁指数进行仿真并最终获取各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性数据。该各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性计算方法，弥补了各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束传播特性的不足，使高超声速等离子体湍流中的波传播问题不仅仅基于各向同性，为后续等离子体湍流中的电磁波传播问题提供理论基础。

摘要： 本发明公开了一种近场高斯波束探针，涉及近场探测天线技术领域，包括微波透镜、介质杆和金属激发器，所述介质杆由一根圆柱形介质棒沿其轴线环向切削而成，介质杆构成侧面不连续的两段，介质杆的一段为圆锥形，介质杆的另一段的端口设置有微波透镜，微波透镜和介质杆波导贴合安装，微波透镜为双凸透镜，所述介质杆圆锥端的端面上贴合安装有V形金属激发器，V形金属激发器的开口端面向微波透镜，V形金属激发器构成探针的馈电部分。该近场高斯波束探针，相对于传统的基于自由空间法的电磁参量测量装置来说，测量精度高，同时更加便携，提高了实用性。

摘要： 本发明公开了一种基于波前初始化射线追踪技术的高斯波束偏移方法及装置，包括输入叠前炮集地震数据及速度模型；对于单炮地震数据，根据炮点位置，在速度模型中采用波前初始化射线追踪技术进行射线追踪，并围绕每一条射线构建高斯波束；将单炮地震数据划分到一系列重叠的高斯窗中；根据来自高斯窗中心位置处射线的初始水平慢度分量在tau‑p版上通过线性插值获得其所对应的地震数据信息；在成像点处根据来自炮点和高斯窗中心位置处的高斯波束的走时和振幅，基于上述在tau‑p版上获得的地震数据信息，利用修改的高斯波束偏移成像公式进行成像。本发明的方法不仅能够获得更好的盐下照明效果，且对计算效率的影响也更小。

摘要： 本文描述了用于向目标设备提供无线功率的系统和方法，所述目标设备诸如膝上型计算机、移动电话、车辆、机器人或无人飞行器或系统(UAV)或(UAS)。可调多元件发送器可以使用多种频带中的任何一个将电磁辐射(EMR)传输到目标设备。位置确定子系统和/或范围确定子系统可以确定目标设备的相对位置、方位和/或旋转。对于使得在工作频率下EMR的高斯波束的最小可实现腰围小于目标设备的多元件EMR接收器的距离范围内的目标设备，可以确定非高斯波束形以提高效率，减少过热，减少溢出，增加目标设备上整流天线接收器的总功率输出，或实现另一个目标功率传输目标。