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圆极化波的特性

圆极化波的特性
圆极化波的特性

圆极化波的特性

极化波实验报告

篇一:电磁场与微波实验报告(极化波)实验报告 课程名称:电磁场与微波技术实验指导老师:谢银芳、王子立成绩: 实验名称:极化波实验类型:验证型实验同组学生姓名:一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、研究线极化波,圆极化波和椭圆极化波的产生和各自的特点。 2、了解线极化波,圆极化波和椭圆极化波特性参数的测量方法。 3、通过对三种线性极化波的研究,加深对电磁场极化特性的认识与理解。 二、实验内容和原理 原理:平面电磁波的极化是指电磁波传播时,空间某点电场强度矢量e随时间变化的规律。若 e的末端轨迹在一条直线上时,称为线极化波;若e末端的轨迹是圆(或椭圆),称为圆(或椭圆)极化波。若圆运动轨迹与波的传播方向符合右手(或左手)螺旋规则时,则称为右旋(或左旋)圆极化波。而椭圆极化波末端为椭圆形。线极化波、圆极化波和椭圆极化波都可由两个同频率的正交线极化波组合而成。设同频率的两个正交线极化波为: ex?exme?j(kz??x)ey?eyme?j(kz??y) 当?x??y??,exm??eym时,是线极化波当?x??y?? ? 2 ,exm??eym时,是圆极化波 当?x??y介于线极化波与圆极化波时,是椭圆极化波 内容:1.圆极化波的调整与测量 2.线极化波的调整与测量 3.椭圆极化波的调整与测量 三、主要仪器设备 如下图所示,其中辐射喇叭由固态信号源、衰减器及矩形喇叭组成。其中固态信号源工作频率为f=9375mhz。接收喇叭由矩形喇叭,检波器,,微安表等组成。其它装置基本上与实验一相同。 四、实验步骤和结果记录 1、圆极化波 根据圆极化波的要求,两相同频率的正交场相干波必须幅度相等,相位差? o ? 2 。因此, 先使发射喇叭的转角为45左右,分别将接收喇叭垂直与水平放置,收到em1和em2,然后转动接收喇叭到任意一个角度,则将会出现大于或者小于em1值的情况。然后慢慢移动pr2的位置,知道接收喇叭在各个角度上的输出指示值都相等。这样就实现了 ???kz1?kz2?? pr0:α=50.0° pr2:l0=25.214mm ? 2 ,记此时pr2的位置为l0,依照表格记录相关数据。 pr3:|em1|=|em2|∝i=3.46 圆极化波调整与测试数据记录: 2、线极化波

S波段海杂波混沌动力特性研究

Electronic Technology ? 电子技术 Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程? 161 【关键词】混沌 S 波段海杂波 Lyapunov 指数 关联维 在以往对海杂波的研究中,大多使用统计学模型来对海杂波进行建模,常用的统计学模型有对数正态分布、瑞利分布和韦布尔分布等杂波模型,相应的针对海面目标的检测也是基于这些杂波模型建立的。当前海面低速小目标的检测越来越成为对海监视雷达的探测难点,低速的特性使得难以利用运动目标的多普勒特征来分离目标和海杂波;小目标低RCS 的特征又使得自动门限检测方法不能够在强海杂波的背景下顺利检测出目标。 人们开始思考除了使用统计学模型来建模海杂波以外,是否还有其他的方法来建模海杂波,就此能够发展出一种检测海面目标的新方法。 随着对非线性动力学系统时间序列分析方法的产生,对现代海杂波的有效描述产生了一系列与以往不同的量度。S.Haykin 等人于1990年率先发现了海洋杂波的混沌动力学特性,认为存在一个低维的动力学吸引子控制着海杂波的行为。 本文首先描述了混沌动力系统的一些基本概念及其计算方法,给出了海杂波混沌系统的判据。由于以往对海杂波的混沌特性分析大多集中在X 波段实测海杂波的数据,本文着重对S 波段实测海杂波数据进行了混沌特性的计算分析。 1 混沌概念简介 混沌是指确定性系统中由非线性相互作用产生的貌似随机的现象。混沌在短期内是可预测的,因此混沌解既不同于确定解也不同于随机解,长期以来对混沌没有一个统一的定义,有很多种定义方法。 现在一般认为混沌应该具备如下三个主要的特征: S 波段海杂波混沌动力特性研究 文/聂翔 田国银 桂佑林 (1)内随机特征:在一定条件下,如果 系统的某个状态可能出现,或者可能不出现,该系统既被认为具有随机性。一般来说产生混沌的系统具有整体稳定性但是同时还具有局部不稳定性,所谓局部不稳定性是指系统运动的某些方面(如在某些维度上)的行为强烈的依赖于初始条件。 (2)分形特征:混沌系统的非整数维不是用来描述系统的几何外形,而是用来描述系统的轨道在相空间的行为特征。 (3)普适性常数和Feigenbaum 常数:混沌是一种无周期的高级有序运动。 2 混沌特征量 从时间序列角度研究混沌,最早始于1980年重构相空间理论的提出。对于决定系统长期演化的任一变量的时间演化,均包含了系统所有变量长期演化的信息。因此可以通过决定系统长期演化的任意单变量时间序列来研究系统的混沌行为。其中吸引子的不变量: Lyapunov 指数、Kolmogorov 熵、关联维等在表征系统的混沌特性方面起着很重要的作用。2.1 Lyapunov指数 混沌运动的基本特点是对运动初始条件的极端敏感性,两个靠得很近的初值所产生的轨线,将随时间的推移按指数方式分离,Lyapunov 指数就是定量描述动力系统状态演变的一个指标,它从整体上反应了动力系统的混沌量水平,它是区分系统处于混沌状态或非混沌状态的最直接的特征量之一。当Lyapunov 指数小于零的方向,运动稳定,且对初始条件不敏感;而在其大于零的方向,长时间行为对初始条件敏感,运动呈混沌状态。2.2 相图与Poincare截面 相图即相轨迹图,是动力系统在相空间的解曲线图。高维动力系统的相图一般很复杂,为了降低相图的复杂度,引入了Poincare 截面。在n 维相空间中取横截面流的n-1超曲面 ,满足条件:利于观察动力系统的运动特征,且不能与轨迹相切,更不能包含轨迹线,此截面即为Poincare 截面。相空间的连续运动轨迹与截面的交点即为庞卡莱点,此映射为庞卡莱映射,通过观察Poincare 截面上点轨迹运动特征,就可以判定时间序列是否具有混沌特性。2.3 Kolmogorov熵 混沌轨道的局部不稳定性表示为相邻轨 道以指数速率分离。如果两个初始点如此靠近,以至在一段时间里不能靠测量来区分两条轨道。则只有在他们充分分离后才能加以区分,在此意义上混沌运动产生信息,信息量与可以区分的不同轨道数N 有关,N 随时间指数增长。测度熵刻画了信息产生的速率,由Kolmogorov 在1958年定义,所以又称为Kolmogorov 熵。 使用K 的值可以判断系统的运动性质,若K=0, 表示系统做规则运动;若K=∞, 表示系统做随机运动;若0

极化波实验报告

内蒙古工业大学信息工程学院 实验报告 课程名称:电磁场与电磁波实验名称:反射实验和极化波的产生 与检测实验类型:验证性■综合性□设计性□实验室名称:电磁场与电磁波实 验室班级:电子10-1班学号:201010203008 姓名:苏宝组别: 同组人:成绩:实验日期: 2013年5月21 电磁场与电磁波实验 实验一:反射实验 实验目的 熟悉dh926ad型数据采集仪、dh926b型微波分光仪的使用方法掌握分光仪验证电磁波 反射定律的方法 实验设备与仪器 dh926ad型数据采集仪 dh926b型微波分光仪 dh1121b型三厘米固态信号源金属板 实验原理 电磁波在传播过程中如遇到障碍物,必定要发生反射,本处以一块大的金属板作为障碍 物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律,即反射线在入射线和 通过入射点的法线所决定的平面上,反射线和入射线分居在法线两侧,反射角等于入射角。 如图所示,平行极化的均匀平面波以角度? 入射到良介质表面时,入射波、反射波和折 射波可用下列式子表示为 平行极化波的斜入射示意图 实验内容与步骤 系统构建时,如图1,开启dh1121b型三厘米固态信号源。dh926b型微波分光仪的两喇 叭口面应互相正对,它们各自的轴线应在一条直线上,指示两喇叭位置的指针分别指于工作 平台的0-180刻度处。将支座放在工作平台上,并利用平台上的定位销和刻线对正支座,拉 起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度后放下,即可压紧支座。反射全属板放到支座上时,应 使金属板平面与支座下面的小圆盘上的90-90这对刻线一致,这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。 将dh926ad型数据采集仪提供的usb电缆线的两端根据具体尺寸分别连接 图1 反射实验 到数据采集仪的usb口和计算机的usb口,此时,dh926ad型数据采集仪的usb指示灯 亮(蓝色),表示已连接好。然后打开dh926ad型数据采集仪的电源开关,电源指示灯亮(红 色),将数据采集仪的通道电缆线两端分别连接到dh926b型微波分光仪分度转台底部的光栅 通道插座和数据采集仪的相应通道口上(本实验应用软件默认为通道1)。最后,察看dh1121b 型三厘米固态信号源的“等幅”和“方波”档的设置,将dh926ad型数据采集仪的“等幅/ 方波”设置按钮等同于dh1121b型三厘米固态信号源的设置。 转动微波分光仪的小平台,使固定臂指针指在某一刻度处,这刻度数就是入射角度数, 然后转动活动臂在dh926ad型数据采集仪的表头上找到一最大指示,此时微波分光仪的活动 臂上的指针所指的刻度就是反射角度数。如果此时表头指示太大或太小,应调整微波分光仪 微波系统中的可变衰减器或晶体检波器,使表头指示接近满量程做此项实验。入射角最好取 30°至65°之间,因为入射角太大或太小接收喇叭有可能直接接收入射波。做这项实验时应 注意系统的调整和周围环境的影响。 采集过程中,dh926ad型数据采集仪的usb指示灯连续闪动(蓝色),表示采集过程正在 继续。应用软件屏幕上的信号灯颜色也随着实验的继续进行红色、绿色切换。您需要顺时针

海杂波的建模与仿真

信息与通信工程学院 综合实验(1)设计报告海杂波的建模与仿真 学号:S310080092 专业:通信与信息系统 学生姓名:韩鹏 任课教师:穆琳琳 2011年6月

海杂波的建模与仿真 韩鹏 摘要:海杂波的建模与仿真是雷达目标模拟中环境模拟的重要部分。仿真得到的海杂波数据良好与否是雷达最优化设计及雷达信号处理的关键。海杂波的存在对雷达的目标检测、定位跟踪的性能都将产生影响,因此,在海杂波为主要干扰源的情况下,有必要对雷达探测区域内的海杂波特性进行分析,本文给出了海杂波的一些相关特性和几种分布下海杂波的模型以及两种海杂波的模拟方法,一种是无记忆非线性变换法(Zero Memory Nonlinearity,ZMNL),另一种是球形不变随机过程法(Spherically Invariant Random Process,SIRP),最后给出ZMNL模拟方法的仿真。 关键词:海杂波随机过程建模与仿真ZMNL SIRP 一、实验目的 海面上反射回来的不需要的杂波称为海杂波。海杂波的存在对雷达的目标检测、定位跟踪的性能都将产生影响,因此,在海杂波为主要干扰源的情况下,有必要对雷达探测区域内的海杂波特性进行分析,建立准确的海杂波模型,一方面可以为雷达系统仿真提供逼真的杂波环境的模型;另一方面则有助于雷达杂波滤波器的设计和实现,提高抑制杂波的能力,提高雷达的探测性能。因此,海杂波的建模与仿真具有重要意义。 二、实验内容简介 2.1海杂波的概念和统计性质 2.1.1海杂波的概念 大家都知道,雷达系统的主要功能是目标检测,即发现目标。还可以在一个或者多个雷达坐标上,粗略的确定目标的位置。雷达可以对目标进行重复测量的方法,沿目标轨道对目标进行跟踪,可以外推到未来位置,估计拦截点或落点,也可以向后外推,估计发射点。 但是当雷达探测位于陆地或海面上的目标时,雷达接受的不仅有目标的回波,而且叠加有不需要的被照射区域的回波,这部分回波在雷达术语里就被称为杂波。雷达杂波就是雷达波束在物体表面形成的后向散射,海杂波就是海面上反射回来的杂波,它表现出更强的动态特性。海面作为雷达波的反射面,其性能十分复杂,海风、海流、海浪、潮汐和不同的水质等都对海杂波的产生有着不同的影响。 2.1.2海杂波的统计性质 雷达接受信号一般包括下面三个组成部分:1)有用的雷达目标回波;2)由于电干扰和雷达设备本身等形成的噪声;3)地面、海面及空中的云雨、干扰箔条等背景形成的杂波。由于杂波信号的强度远远超过目标信号,并且杂波谱常常接近于目标,同时还受雷达设备参数的影响,这些因素增大了雷达对杂波的处理难度。

地海杂波对雷达成像的影响——幅度统计分布

地杂波对雷达成像的影响 背景 在雷达系统的设计和分析、微波遥感资料的研究过程中,人们需要了解地物回波特性。特别是对于机载雷达,其必须在强杂波环境监测目标。所以研制机载雷达时首先要明确杂波模型,以便更好地分析强杂波环境下的目标成像问题。 一般的地物分类可包括:楼群、草地、树林、庄稼地、湖泊等。此案例将分析湖泊地形的杂波,并模拟其对ISAR成像的影响。 基于统计特性的地海杂波建模 地海杂波幅度统计模型: 地海杂波统计模型主要有:Raylaigh分布、Log-Normal分布、Weibull分布、复合K分布、混合高斯分布。 Raylaigh分布杂波幅度概率密度函数为: 其中x为随机数,γ为Raylaigh参数。 Log-Normal分布杂波幅度概率密度函数为: 其中u为阶梯函数,为尺度参数,δ为形状参数。 Weibull分布杂波幅度概率密度函数为:

其中b为形状参数,u为阶梯函数。 复合K分布杂波幅度概率密度函数为: 其中x为随机数,K为得二阶修正v阶贝塞尔函数,Γ为gamma函数σ 为尺度参数。 混合高斯分布: 设{}为二阶零均值高斯混合噪声序列,则该序列可看作是概率从。高斯μ()中得到的样本之和,m维高斯混合模型概率密度函数如下:, 地海杂波实验值拟合算法(统计模型参数估计方法) 常见拟合算法:矩估计法(MOM)、最大似然估计法(ML)、最小二乘法(LS)、遗传算法(GA)。 杂波分析流程图

根据实验、杂波模型拟合分析,各种地面情况的参数估计方法归纳如下表: 在对比各种参数估计方法的吻合度后得出5种类型地杂波对应的最佳策略: 案例:湖泊杂波建模 湖泊杂波生成: 下图为湖泊杂波不同方法建模的D值,D值越小说明建模方法越接近实验值。由下图可见,weibull分布最适合湖泊杂波建模。

电磁波极化实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除 电磁波极化实验报告 篇一:电磁场与微波实验报告(极化波) 实验报告 课程名称:电磁场与微波技术实验指导老师:谢银芳、王子立成绩: 实验名称:极化波实验类型:验证型实验同组学生姓名:一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、研究线极化波,圆极化波和椭圆极化波的产生和各自的特点。 2、了解线极化波,圆极化波和椭圆极化波特性参数的测量方法。 3、通过对三种线性极化波的研究,加深对电磁场极化特性的认识与理解。 二、实验内容和原理

原理:平面电磁波的极化是指电磁波传播时,空间某点电场强度矢量e随时间变化的规律。若e的末端轨迹在一条直线上时,称为线极化波;若e末端的轨迹是圆(或椭圆),称为圆(或椭圆)极化波。若圆运动轨迹与波的传播方向符合右手(或左手)螺旋规则时,则称为右旋(或左旋)圆极化波。而椭圆极化波末端为椭圆形。线极化波、圆极化波和椭圆极化波都可由两个同频率的正交线极化波组合而成。设同频率的两个正交线极化波为: ex?exme?j(kz??x)ey?eyme?j(kz??y) 当?x??y??,exm??eym时,是线极化波当?x??y?? ? 2 ,exm??eym时,是圆极化波 当?x??y介于线极化波与圆极化波时,是椭圆极化波 内容:1.圆极化波的调整与测量2.线极化波的调整与测量3.椭圆极化波的调整与测量 三、主要仪器设备 如下图所示,其中辐射喇叭由固态信号源、衰减器及矩形喇叭组成。其中固态信号源工作频率为f=9375mhz。接收喇叭由矩形喇叭,检波器,,微安表等组成。其它装置基本上与实验一相同。 四、实验步骤和结果记录

关于波的极化的学习理解

关于波的极化的学习理解 波的极化表征的是在空间定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性,用电场强度矢量的端点在空间描绘出得轨迹来表示。我认为,对均匀平面波的极化的理解跟对光的偏振的理解是一样的。所以,我通过理解光的偏振从而达到对均匀平面波的理解。 光波是一种时谐平面电磁波,通常把光波中的电场矢量称为光矢量,把电场的振动称为光振动。在讨论光的波动特性时,通常只考虑只常矢量即可。 光是横波(TEM波),光矢量的振动方向与光波的传播方向垂直,在垂直于传播方向的平面内,电场强度矢量可能存在各种不同的振动方向,这就是光的偏振。 根据光矢量振动方向相对于光传播方向是否具有对称性,可将光波分成非偏振光和偏振光。 先说非偏振光,因为光是横波,既然是横波就应该有偏振性(Q:是不是横波都具有偏振性?),但又何来非偏振光?我认为应该这样理解:非偏振光是指自然光,普通光源包含大量的原子和分子,它们各自无规则地发射振动方向、初相位各不相同的光波。那么它在垂直于光传播方向的平面上具有一切可能的振动方向,各个振动方向上振幅在观察时间内的平均值相等,与初相位完全无关,这就是所谓的非偏振光。所以说,非偏振光是大量源点振动平均的结果,不是一个源点的振动所得到的。 再说完全偏振光,完全偏振光包括线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光(可以相应地理解线极化、圆极化和椭圆极化)。 1.线极化是指,在光的传播方向上,各点的光矢量在确定的平面内,光矢量的端点的轨迹为一条直线。如下图所示的横波:

上图所示的是,沿z方向传播的,电矢量沿x方向的时谐平面波。 再如下图: 这张图所示的,是沿z方向传播的,但电矢量不是沿x方向的时谐平面波。但它是一线偏振。因为,光矢量的端点轨迹是一直线。

电磁波极化特性的MATLAB仿真

电磁波极化特性的仿真 M A T L A B 闫昕,朱峻锋,赵小新 ( 枣庄学院光电工程学院,山东枣庄277160) [摘要]基于电磁理论的基本知识,应用MATLAB 仿真直线极化波、圆极化波和椭圆极化波的电磁波极化特性,研究结论为电磁波极化现象的理解提供新的手段. [关键词]电磁波极化;MATLAB 仿真;直线极化波;圆极化波;椭圆极化波① [中图分类号]O442 [文献标识码]A[文章编号]1004 -7077(2014)05 -0051 -03 引言 库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律三大电磁学实验定律的提出,标志着人类对宏观电磁现象的认识从定性阶段到定量阶段的飞跃,以三大实验定律为基础,麦克斯韦基于两个假设总结出麦克斯韦方程组描绘电磁波传播、辐射等电磁现象的总规律[1]. 图1 是平面电磁波在无界空间中的传播特性图,从图1 中可以看到,平面电磁波沿着 →→ Z 方向传播,电场强度E 与磁场强度H 处于与电磁波传播的Z 方向垂直的无限大平面内. → 一般情况下电场强度E 有E x 和E y 分量,合成波电场 →→ E = e x E x → + e y E y , 其中E x E x m co s(ωt + φ x ) ,E y E y m co s(ωt + φ y )( 1) == 图1平面电磁波在无界空间的传播图2相位相等时的直线极化波 →由于E x 和E y 分量的振幅和相位不一定相同,因此在空间任意点上合成波电场强度E 的大小和方向都将随着时间变化,这种现象称为电磁波的极化现象.它表征在空间给定 [收稿日期]2014 -06 -10 [基金项目]地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目(项目编号:201310904024 ) ; 枣庄学院《电磁场理论》精品课程项目;枣庄学院教学改革项目(项目编号:Y J G11007 ) ; 枣庄学院2014 校级大学生研究训练计划项目(项目编号: 2014041). [作者简介]闫昕(1977 -) ,男,山东枣庄人,枣庄学院光电工程学院讲师,博士,主要从事计算电磁学、人工晶体和电磁超材料方面的研究. ·51·①

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