基于二元单极子-交叉环组阵天线的HFSWR
发布时间：2020-12-17 12:48
为了提高便携式高频地波雷达（HFSWR）中近距离的风、浪探测能力,提出以单极子-交叉环组合天线为基本单元,构建二元小型直线阵列,进而获得更窄的波束宽度.通过对2015年福建六鳌试验的实测数据处理,将雷达反演所得浪高与浮标浪高数据进行比对,结果表明:在近距离处,组阵后的浪高结果与单个天线所得结果类似;在中距离处,组阵后浪高结果明显优于单个天线.
【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2017年05期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１单极子－交叉环简化图
图４波束指向０°２浪高反演方法根据Ｂａｒｒｉｃｋ的理论［６－７］，由雷达散射截面方程导出均方根浪高ｈ＊的表达式为ｈ＊２＝２∫∞－∞σ（２）（ω）ｗ（ω／ωＢ）ｄωｋ２０∫∞－∞σ（１）（ω）ｄ（ω），（１）式中：σ（１）（ω）与σ（２）（ω）分别为一、二阶雷达回波多普勒谱；ｗ（·）为权函数；ωＢ为布拉格频率；ｋ０为雷达波数．式（１）中，二阶谱的积分区间包含了四块多普勒区域，分别是（－∞，－ωＢ），（－ωＢ，０），（０，ωＢ）和（ωＢ，∞），考虑到实际情况中，靠近零频处的二阶谱区易受到污染，比如海面低速运动船只等硬目标回波，该类目标回波通常出现在正负一阶峰之间．因此本文在反演浪高下只采用一阶峰外侧的二阶回波谱，即只采用了一半的二阶谱能量，因此式（１）修正为ｈ＊２＝｛４∫－ωＢ－∞σ（２）（ω）ｗ（ω／ωＢ）ｄω＋∫∞ωＢσ（２）（ω）ｗ（ω／ωＢ）ｄω｝ｋ２０∫∞－∞σ（１）（ω）ｄ（ω）．在得到均方根浪高后，有效浪高ｈｓ＝４ｈ＊．３六鳌现场试验图５展示了２０１５年福建试验的实际地理位置，图中六鳌为试验中雷达所在位置，１号大浮标为雷达站附近的浮标位置，距离雷达约５４．６ｋｍ，方位角１２３．４°．该试验所用雷达是武汉大学所研制的海态监测与分析雷达（ＯＳＭＡＲ－ＳＤ）［１１］，采用二元单极子
六鳌现场试验图５展示了２０１５年福建试验的实际地理位置，图中六鳌为试验中雷达所在位置，１号大浮标为雷达站附近的浮标位置，距离雷达约５４．６ｋｍ，方位角１２３．４°．该试验所用雷达是武汉大学所研制的海态监测与分析雷达（ＯＳＭＡＲ－ＳＤ）［１１］，采用二元单极子－交叉环小型天线阵作为接收天线，雷达工作频率为１３ＭＨｚ，工作波形为线性调频中断连续波（ＦＭＩＣＷ），扫频带宽为６０ｋＨｚ，距离分辨率为２．５ｋｍ．图５六鳌试验地理位置图６给出了六鳌站两个接收天线和发射天线的相对位置，其中１２３天线法向７０°，４５６天线法向７０°，间距１３．０ｍ．４５６天线所在位置更靠近海面，高度上也略低于１２３天线．图６六鳌试验天线分布图４浪高反演结果用于浪高反演的实测数据来自２０１５年１１月５日至２２日的六鳌现场试验．由于雷达实测数据受到不同程度的射频干扰影响，因此在浪高反演之前须要先对原始数据进行筛选，去除干扰较强的数据．４．１不同距离元处浪高反演结果为了比较单个天线与二元阵提取不同距离处浪高的准确度，以１号大浮标有效浪高数据为参考，图７为不同距离元上的相关系数以及均方根误差，图中：ｌ为距离元；γ为相关系数；ε为均方根误差．·８·华中科技大学学报（自然科学版）第４５卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]单极子-交叉环天线阵波束形成的分析[J]. 潘超,文必洋,周浩. 电波科学学报. 2013(01)
[2]高频地波雷达生成海洋表面矢量流图[J]. 周浩,文必洋. 海洋与湖沼. 2002(01)
[3]OSMAR2000海洋表面径向流场的生成及后处理[J]. 杨绍麟,柯亨玉,文必洋,程丰,周浩. 武汉大学学报(理学版). 2001(05)
本文编号：2922069
【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2017年05期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１单极子－交叉环简化图
图４波束指向０°２浪高反演方法根据Ｂａｒｒｉｃｋ的理论［６－７］，由雷达散射截面方程导出均方根浪高ｈ＊的表达式为ｈ＊２＝２∫∞－∞σ（２）（ω）ｗ（ω／ωＢ）ｄωｋ２０∫∞－∞σ（１）（ω）ｄ（ω），（１）式中：σ（１）（ω）与σ（２）（ω）分别为一、二阶雷达回波多普勒谱；ｗ（·）为权函数；ωＢ为布拉格频率；ｋ０为雷达波数．式（１）中，二阶谱的积分区间包含了四块多普勒区域，分别是（－∞，－ωＢ），（－ωＢ，０），（０，ωＢ）和（ωＢ，∞），考虑到实际情况中，靠近零频处的二阶谱区易受到污染，比如海面低速运动船只等硬目标回波，该类目标回波通常出现在正负一阶峰之间．因此本文在反演浪高下只采用一阶峰外侧的二阶回波谱，即只采用了一半的二阶谱能量，因此式（１）修正为ｈ＊２＝｛４∫－ωＢ－∞σ（２）（ω）ｗ（ω／ωＢ）ｄω＋∫∞ωＢσ（２）（ω）ｗ（ω／ωＢ）ｄω｝ｋ２０∫∞－∞σ（１）（ω）ｄ（ω）．在得到均方根浪高后，有效浪高ｈｓ＝４ｈ＊．３六鳌现场试验图５展示了２０１５年福建试验的实际地理位置，图中六鳌为试验中雷达所在位置，１号大浮标为雷达站附近的浮标位置，距离雷达约５４．６ｋｍ，方位角１２３．４°．该试验所用雷达是武汉大学所研制的海态监测与分析雷达（ＯＳＭＡＲ－ＳＤ）［１１］，采用二元单极子
六鳌现场试验图５展示了２０１５年福建试验的实际地理位置，图中六鳌为试验中雷达所在位置，１号大浮标为雷达站附近的浮标位置，距离雷达约５４．６ｋｍ，方位角１２３．４°．该试验所用雷达是武汉大学所研制的海态监测与分析雷达（ＯＳＭＡＲ－ＳＤ）［１１］，采用二元单极子－交叉环小型天线阵作为接收天线，雷达工作频率为１３ＭＨｚ，工作波形为线性调频中断连续波（ＦＭＩＣＷ），扫频带宽为６０ｋＨｚ，距离分辨率为２．５ｋｍ．图５六鳌试验地理位置图６给出了六鳌站两个接收天线和发射天线的相对位置，其中１２３天线法向７０°，４５６天线法向７０°，间距１３．０ｍ．４５６天线所在位置更靠近海面，高度上也略低于１２３天线．图６六鳌试验天线分布图４浪高反演结果用于浪高反演的实测数据来自２０１５年１１月５日至２２日的六鳌现场试验．由于雷达实测数据受到不同程度的射频干扰影响，因此在浪高反演之前须要先对原始数据进行筛选，去除干扰较强的数据．４．１不同距离元处浪高反演结果为了比较单个天线与二元阵提取不同距离处浪高的准确度，以１号大浮标有效浪高数据为参考，图７为不同距离元上的相关系数以及均方根误差，图中：ｌ为距离元；γ为相关系数；ε为均方根误差．·８·华中科技大学学报（自然科学版）第４５卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]单极子-交叉环天线阵波束形成的分析[J]. 潘超,文必洋,周浩. 电波科学学报. 2013(01)
[2]高频地波雷达生成海洋表面矢量流图[J]. 周浩,文必洋. 海洋与湖沼. 2002(01)
[3]OSMAR2000海洋表面径向流场的生成及后处理[J]. 杨绍麟,柯亨玉,文必洋,程丰,周浩. 武汉大学学报(理学版). 2001(05)
本文编号：2922069
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