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doi: 10.12265/j.cjors.2022050
摘要:
为研究电子干扰掩护条件下隐身飞机低空、超低空突防战术作战效能，基于某典型隐身飞机动态雷达散射截面（radar cross section, RCS）和地面对电磁波的反射效应，研究了低空突防战术对雷达探测性能的影响。首先，采用坐标转换矩阵计算不同时刻雷达照射飞机角度，通过高频近似算法计算突防过程中飞机的动态RCS序列；其次，引入雷达和干扰机天线方向图传播因子F和Fj，表征地面对电磁波的反射效应，推导雷达方程，得到雷达探测距离和探测概率；最后，针对构建的隐身飞机突防场景，通过计算机进行仿真，分析飞行高度、地面起伏等参数变化对雷达探测性能的影响。仿真结果表明，在电子干扰掩护下，利用隐身飞机在鼻锥方向的低可探测性能，采用低空、超低空突防战术能显著降低雷达对隐身飞机的探测性能，而地面反射效应对雷达探测性能具有明显影响。研究结果可为作战训练中灵活运用该战术提供理论参考。
为研究电子干扰掩护条件下隐身飞机低空、超低空突防战术作战效能，基于某典型隐身飞机动态雷达散射截面（radar cross section, RCS）和地面对电磁波的反射效应，研究了低空突防战术对雷达探测性能的影响。首先，采用坐标转换矩阵计算不同时刻雷达照射飞机角度，通过高频近似算法计算突防过程中飞机的动态RCS序列；其次，引入雷达和干扰机天线方向图传播因子F和Fj，表征地面对电磁波的反射效应，推导雷达方程，得到雷达探测距离和探测概率；最后，针对构建的隐身飞机突防场景，通过计算机进行仿真，分析飞行高度、地面起伏等参数变化对雷达探测性能的影响。仿真结果表明，在电子干扰掩护下，利用隐身飞机在鼻锥方向的低可探测性能，采用低空、超低空突防战术能显著降低雷达对隐身飞机的探测性能，而地面反射效应对雷达探测性能具有明显影响。研究结果可为作战训练中灵活运用该战术提供理论参考。
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doi: 10.12265/j.cjors.2022084
摘要:
在近场测量系统中，天线口径诊断是其中一项重要功能，它能够帮助天线设计师发现相控阵天线设计或者网络配置问题。平面近场中的口径诊断技术已经广泛地应用在雷达天线测试中，在球面近场测量中同样需要这种算法。本文基于球面坐标系下电磁场模式方法，得到球面近场条件下的口径反演算法。在仿真模型中计算得到了被测天线的口径场分布，计算结果与理论模型结果吻合。对X波段阵列天线进行了实际测试，得到了不同配置下的阵列天线口径反演结果，经过数据比对，证明了本文算法的幅度反演精度优于1 dB。
在近场测量系统中，天线口径诊断是其中一项重要功能，它能够帮助天线设计师发现相控阵天线设计或者网络配置问题。平面近场中的口径诊断技术已经广泛地应用在雷达天线测试中，在球面近场测量中同样需要这种算法。本文基于球面坐标系下电磁场模式方法，得到球面近场条件下的口径反演算法。在仿真模型中计算得到了被测天线的口径场分布，计算结果与理论模型结果吻合。对X波段阵列天线进行了实际测试，得到了不同配置下的阵列天线口径反演结果，经过数据比对，证明了本文算法的幅度反演精度优于1 dB。
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doi: 10.12265/j.cjors.2022080
摘要:
本文研究外辐射源多输入多输出（multiple-input multiple-output，MIMO）雷达目标位置和速度估计，通过控制接收站选用的机会信源个数来解决系统复杂度受限的问题. 将机会信源选择变量引入到外辐射源MIMO雷达信号模型，基于此推导最优参数估计器及相应的克拉美罗界(Cramer-Rao bound, CRB). 以CRB为系统参数估计性能评价标准，对机会信源优化选择、接收站优化布置、机会信源选择与接收站布置联合优化三种优化方式性能进行对比，三者分别属于整数型、连续型及混合整数型的优化问题. 仿真表明，在系统复杂度受限的情况下，三种优化方法都有利于提高外辐射源MIMO雷达的估计性能，但联合优化的性能最佳.
本文研究外辐射源多输入多输出（multiple-input multiple-output，MIMO）雷达目标位置和速度估计，通过控制接收站选用的机会信源个数来解决系统复杂度受限的问题. 将机会信源选择变量引入到外辐射源MIMO雷达信号模型，基于此推导最优参数估计器及相应的克拉美罗界(Cramer-Rao bound, CRB). 以CRB为系统参数估计性能评价标准，对机会信源优化选择、接收站优化布置、机会信源选择与接收站布置联合优化三种优化方式性能进行对比，三者分别属于整数型、连续型及混合整数型的优化问题. 仿真表明，在系统复杂度受限的情况下，三种优化方法都有利于提高外辐射源MIMO雷达的估计性能，但联合优化的性能最佳.
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doi: 10.12265/j.cjors.2022028
摘要:
如何合理有效分配资源成为目前卫星频率资源分配的主要问题，本文从工程角度出发，通过整合高通量卫星系统和地面多关口站系统，提出了多波束高通量卫星的出向链路功率带宽平衡反馈系统，通过此系统判断卫星载波功率与带宽是否处于正常监控循环状态。在非正常监控循环状态通过功带平衡闭环反馈算法实现功率带宽平衡的自动调节，系统配置前后星上行波管放大器内的接收电平从1.5 dB的波动压缩到0.5 dB内，小站接收载噪比波动差值从2.3 dB降低到0.4 dB，保证了功率带宽平衡，优化了固定分配造成的局限性，适用于目前的多波束高通量卫星.
如何合理有效分配资源成为目前卫星频率资源分配的主要问题，本文从工程角度出发，通过整合高通量卫星系统和地面多关口站系统，提出了多波束高通量卫星的出向链路功率带宽平衡反馈系统，通过此系统判断卫星载波功率与带宽是否处于正常监控循环状态。在非正常监控循环状态通过功带平衡闭环反馈算法实现功率带宽平衡的自动调节，系统配置前后星上行波管放大器内的接收电平从1.5 dB的波动压缩到0.5 dB内，小站接收载噪比波动差值从2.3 dB降低到0.4 dB，保证了功率带宽平衡，优化了固定分配造成的局限性，适用于目前的多波束高通量卫星.
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doi: 10.12265/j.cjors.2022272
摘要:
在严重的电离层活动时，发生的极端电离层扰动会对GNSS地基增强系统(ground-based augmentation systems, GBAS)的用户构成完好性威胁，例如中国低纬地区出现的等离子体泡现象. 本文针对等离子体泡造成的TEC空间梯度展开研究，提出了一种电离层层析辅助研究等离子体泡造成的TEC空间梯度的方法. 首先，通过多分辨率电离层层析成像技术重构中国及周边中低纬地区在2017-09-08T12:00—17:00UT扰动最强烈时段的电离层层析图像，发现该时段内中国低纬地区出现电子密度耗竭的等离子体泡现象. 其次，利用短基线双站法和时间步长法两种方法计算等离子体泡附近区域TEC空间梯度. 最后，结合两者进行比较研究，验证了较大的TEC空间梯度往往存在于等离子体泡的侧壁周围，如本文在14:06UT出现在香港空域附近的最大TEC空间梯度为133.16 mm/km. 同时还可以看出：层析反演的电离层图像不仅能直观地分析等离子体泡的三维电子密度分布，还可以帮助发现TEC空间大梯度产生的原因.
在严重的电离层活动时，发生的极端电离层扰动会对GNSS地基增强系统(ground-based augmentation systems, GBAS)的用户构成完好性威胁，例如中国低纬地区出现的等离子体泡现象. 本文针对等离子体泡造成的TEC空间梯度展开研究，提出了一种电离层层析辅助研究等离子体泡造成的TEC空间梯度的方法. 首先，通过多分辨率电离层层析成像技术重构中国及周边中低纬地区在2017-09-08T12:00—17:00UT扰动最强烈时段的电离层层析图像，发现该时段内中国低纬地区出现电子密度耗竭的等离子体泡现象. 其次，利用短基线双站法和时间步长法两种方法计算等离子体泡附近区域TEC空间梯度. 最后，结合两者进行比较研究，验证了较大的TEC空间梯度往往存在于等离子体泡的侧壁周围，如本文在14:06UT出现在香港空域附近的最大TEC空间梯度为133.16 mm/km. 同时还可以看出：层析反演的电离层图像不仅能直观地分析等离子体泡的三维电子密度分布，还可以帮助发现TEC空间大梯度产生的原因.
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doi: 10.12265/j.cjors.2023006
摘要:
无线电波在大气层中传播时，大气介质的不均匀分布会对电波产生折射效应，从而影响雷达的探测精度. 对于航天目标的雷达探测，影响无线电波的介质主要是电离层. 本文利用实时TEC数据同化的方式，建立了电离层电子密度现报模型，实现了电离层折射率剖面的实时构建. 在此基础上，利用射线描迹法完成了航天目标雷达探测的折射误差修正. 结果表明，相对于单纯使用电离层经验模型——国际参考电离层（international reference ionosphere, IRI）模型，利用电离层同化现报模型建立的电离层折射率剖面可大大提高折射误差修正的精度.
无线电波在大气层中传播时，大气介质的不均匀分布会对电波产生折射效应，从而影响雷达的探测精度. 对于航天目标的雷达探测，影响无线电波的介质主要是电离层. 本文利用实时TEC数据同化的方式，建立了电离层电子密度现报模型，实现了电离层折射率剖面的实时构建. 在此基础上，利用射线描迹法完成了航天目标雷达探测的折射误差修正. 结果表明，相对于单纯使用电离层经验模型——国际参考电离层（international reference ionosphere, IRI）模型，利用电离层同化现报模型建立的电离层折射率剖面可大大提高折射误差修正的精度.
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doi: 10.12265/j.cjors.2022160
摘要:
城市电磁环境强度的逐渐升高对人体健康和电子系统正常工作构成潜在威胁，为实现对电磁环境状况的快速判别，提出了一种电磁环境与人口热力及建筑密度的关联规则挖掘方法. 首先通过两步聚类分别将电磁环境、人口热力、建筑密度数据离散为三种等级，再基于动态阈值FP增长（Frequent Pattern Growth）算法进行规则挖掘，最后筛选出有效的关联规则. 所提出方法应用于北京城区道路采样的28 424组数据，实验结果表明：人口热力为中、低等级的区域或建筑密度低的区域，电磁环境强度通常低于1.52 V/m；建筑密度高的区域，电磁环境强度通常在1.52～3.50 V/m；而电磁环境强度高于3.50 V/m的情况，主要出现在人口热力高的区域. 本文的研究工作为城市电磁环境的快速估计与监测预警提供了新思路和参考.
城市电磁环境强度的逐渐升高对人体健康和电子系统正常工作构成潜在威胁，为实现对电磁环境状况的快速判别，提出了一种电磁环境与人口热力及建筑密度的关联规则挖掘方法. 首先通过两步聚类分别将电磁环境、人口热力、建筑密度数据离散为三种等级，再基于动态阈值FP增长（Frequent Pattern Growth）算法进行规则挖掘，最后筛选出有效的关联规则. 所提出方法应用于北京城区道路采样的28 424组数据，实验结果表明：人口热力为中、低等级的区域或建筑密度低的区域，电磁环境强度通常低于1.52 V/m；建筑密度高的区域，电磁环境强度通常在1.52～3.50 V/m；而电磁环境强度高于3.50 V/m的情况，主要出现在人口热力高的区域. 本文的研究工作为城市电磁环境的快速估计与监测预警提供了新思路和参考.
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doi: 10.12265/j.cjors.2022270
摘要:
针对5G发展对室内接入天线提出的新要求，设计了一种可在N78（3.4~3.6 GHz）与N79（4.8~5.0 GHz）两个频段之间切换的频率可重构天线. 天线辐射器印制在电路板上，电路板末端带有圆形金属腔，作为八木天线与短背射天线的反射器. 对PIN二极管偏置电路进行优化，切换天线有源振子臂上一对PIN二极管开关，使天线具有两种工作模式，具备频率可重构的功能. 通过仿真软件对天线模型进行仿真分析，根据仿真结果制作了天线的实物并进行实验验证，实测表明天线具有良好的匹配与增益. 当PIN二极管导通时，天线工作在N78频段，回波损耗小于−19.58 dB，增益大于7.44 dBi；当PIN二极管断开时，天线工作在N79频段，回波损耗小于−18.58 dB，增益大于9.48 dBi.
针对5G发展对室内接入天线提出的新要求，设计了一种可在N78（3.4~3.6 GHz）与N79（4.8~5.0 GHz）两个频段之间切换的频率可重构天线. 天线辐射器印制在电路板上，电路板末端带有圆形金属腔，作为八木天线与短背射天线的反射器. 对PIN二极管偏置电路进行优化，切换天线有源振子臂上一对PIN二极管开关，使天线具有两种工作模式，具备频率可重构的功能. 通过仿真软件对天线模型进行仿真分析，根据仿真结果制作了天线的实物并进行实验验证，实测表明天线具有良好的匹配与增益. 当PIN二极管导通时，天线工作在N78频段，回波损耗小于−19.58 dB，增益大于7.44 dBi；当PIN二极管断开时，天线工作在N79频段，回波损耗小于−18.58 dB，增益大于9.48 dBi.
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doi: 10.12265/j.cjors.2022060
摘要:
准确的电离层闪烁事件预警是空间天气预报的主要任务之一. 针对中国低纬地区特高频（ultra high frequency，UHF）频段电离层闪烁事件预警信息需求，基于小数据量，充分利用经验知识和深度学习算法从电离层闪烁发生前的背景电离层参数中筛选有效的事件发生前兆因子，进而将电离层闪烁事件预报问题转换为观测数据的分类问题，最终基于深度信念网络形成了一种中国低纬地区UHF频段电离层闪烁事件预报新方法. 利用该方法分析了多种观测数据组合与UHF频段电离层闪烁事件发生之间的相关性后，首次发现预报地区东侧跨赤道的电子总含量（total electron content，TEC）随纬度变化剖面的时序数据是电离层闪烁事件预报的重要前兆因子之一，对提升预报性能指标有显著帮助.
准确的电离层闪烁事件预警是空间天气预报的主要任务之一. 针对中国低纬地区特高频（ultra high frequency，UHF）频段电离层闪烁事件预警信息需求，基于小数据量，充分利用经验知识和深度学习算法从电离层闪烁发生前的背景电离层参数中筛选有效的事件发生前兆因子，进而将电离层闪烁事件预报问题转换为观测数据的分类问题，最终基于深度信念网络形成了一种中国低纬地区UHF频段电离层闪烁事件预报新方法. 利用该方法分析了多种观测数据组合与UHF频段电离层闪烁事件发生之间的相关性后，首次发现预报地区东侧跨赤道的电子总含量（total electron content，TEC）随纬度变化剖面的时序数据是电离层闪烁事件预报的重要前兆因子之一，对提升预报性能指标有显著帮助.
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doi: 10.12265/j.cjors.2022205
摘要:
提出了一种共口径的连续视场多波束馈源设计方法，在满足高交叠电平的前提下，通过利用电小尺寸紧耦合单元的电流连续性实现口径共用，从而获得超过物理尺寸的口径范围. 以Vivaldi天线为例验证了其作为反射面高效率馈源的可行性，并总结了在固定反射面交径比和照射角时，这种共口径多波束馈源的设计方法. 最后根据15 m天线设计指标要求，设计了一种Vivaldi馈源阵列，并采用差分进化算法对阵列参数进行了优化，在一个倍频程内实现了波束覆盖范围2°×2°的馈源阵列，其口径效率在60%以上，交叠电平3 dB以内，为面向高效率和高交叠电平需求的反射面馈源低成本设计提供了参考.
提出了一种共口径的连续视场多波束馈源设计方法，在满足高交叠电平的前提下，通过利用电小尺寸紧耦合单元的电流连续性实现口径共用，从而获得超过物理尺寸的口径范围. 以Vivaldi天线为例验证了其作为反射面高效率馈源的可行性，并总结了在固定反射面交径比和照射角时，这种共口径多波束馈源的设计方法. 最后根据15 m天线设计指标要求，设计了一种Vivaldi馈源阵列，并采用差分进化算法对阵列参数进行了优化，在一个倍频程内实现了波束覆盖范围2°×2°的馈源阵列，其口径效率在60%以上，交叠电平3 dB以内，为面向高效率和高交叠电平需求的反射面馈源低成本设计提供了参考.
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doi: 10.12265/j.cjors.2022020
摘要:
雷达信号分选是雷达对抗研究的重点问题，其性能直接影响雷达对抗系统的效能. 脉冲重复间隔(pulse repetition interval, PRI)变换分选算法是一种经典的雷达信号分选算法，其对PRI抖动和脉冲缺失有良好的适应性，但存在计算量大，无法满足实时计算的需求以及无法分选PRI值相同或相近的脉冲序列的问题. 本文提出一种高效的雷达信号综合分选算法有效解决了上述问题。算法首先利用基于聚类的直方图算法估计出潜在PRI值集合，然后采用PRI识别准则筛选潜在PRI值，进一步利用PRI变换算法估计真实的PRI值，最后采用改进的序列检索算法完成脉冲序列的分离. 仿真实验表明，在PRI抖动率为±10%、脉冲缺失率为10%时，算法能正确分选同时到达的四部雷达信号，验证了所提分选算法的有效性与先进性.
雷达信号分选是雷达对抗研究的重点问题，其性能直接影响雷达对抗系统的效能. 脉冲重复间隔(pulse repetition interval, PRI)变换分选算法是一种经典的雷达信号分选算法，其对PRI抖动和脉冲缺失有良好的适应性，但存在计算量大，无法满足实时计算的需求以及无法分选PRI值相同或相近的脉冲序列的问题. 本文提出一种高效的雷达信号综合分选算法有效解决了上述问题。算法首先利用基于聚类的直方图算法估计出潜在PRI值集合，然后采用PRI识别准则筛选潜在PRI值，进一步利用PRI变换算法估计真实的PRI值，最后采用改进的序列检索算法完成脉冲序列的分离. 仿真实验表明，在PRI抖动率为±10%、脉冲缺失率为10%时，算法能正确分选同时到达的四部雷达信号，验证了所提分选算法的有效性与先进性.
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doi: 10.12265/j.cjors.2022036
摘要:
局部放电源的准确、快速定位对科学分析电磁干扰成因，开展电磁干扰预警与防护等具有重要意义。本文将场景图像信息与电磁辐射信息相融合，提出了一种基于P3P (pespective-3-point)相机位姿估计的局部放电源可视化标注方法. 该方法在获取局部放电源空间三维坐标的基础上，结合场景图像信息可对其进行可视化标注，有利于直观、快速实现局部放电源的排查与定位。通过模拟测试和交叠率计算，对比分析了局部放电源定位误差、相机位姿参数估计误差以及相机重投影误差等对标注结果准确性的影响，并以高压放电形成的瞬态电磁辐射为研究对象，开展了试验测试与验证。研究结果表明：对处于2个不同位置的高压放电源进行可视化标注，利用半径为10 cm的圆形标注框计算得到的交叠率分别为0.67和0.72，标注结果对高压放电所在区域的指向性好，实现了对放电源的可视化标注。
局部放电源的准确、快速定位对科学分析电磁干扰成因，开展电磁干扰预警与防护等具有重要意义。本文将场景图像信息与电磁辐射信息相融合，提出了一种基于P3P (pespective-3-point)相机位姿估计的局部放电源可视化标注方法. 该方法在获取局部放电源空间三维坐标的基础上，结合场景图像信息可对其进行可视化标注，有利于直观、快速实现局部放电源的排查与定位。通过模拟测试和交叠率计算，对比分析了局部放电源定位误差、相机位姿参数估计误差以及相机重投影误差等对标注结果准确性的影响，并以高压放电形成的瞬态电磁辐射为研究对象，开展了试验测试与验证。研究结果表明：对处于2个不同位置的高压放电源进行可视化标注，利用半径为10 cm的圆形标注框计算得到的交叠率分别为0.67和0.72，标注结果对高压放电所在区域的指向性好，实现了对放电源的可视化标注。
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doi: 10.12265/j.cjors.2022081
摘要:
为满足平面集成系统、雷达等领域对宽角度频率波束扫描天线的需求，提出了一种低剖面、小型化、全角度频扫天线的设计方案. 天线通过在共面波导上刻蚀周期性孔阵列，形成人工表面等离子体激元结构，利用其高次模辐射的特性产生频率扫描波束. 通过在共面波导一侧金属地上刻蚀周期性的梳状结构，并由共面波导为其馈电，产生低频反向端射波. 仿真结果表明，天线在9.1~53 GHz频带内平均增益为12.75 dBi，频率波束扫描范围为180°. 由于矢量网络分析仪频率量程限制，实测结果在9.1~40 GHz与仿真结果具有较好的一致性. 该天线具有加工易、剖面低、成本低、全角度扫描的特点，为平面集成系统、雷达等领域宽角度频扫天线提供了一种新的设计思路.
为满足平面集成系统、雷达等领域对宽角度频率波束扫描天线的需求，提出了一种低剖面、小型化、全角度频扫天线的设计方案. 天线通过在共面波导上刻蚀周期性孔阵列，形成人工表面等离子体激元结构，利用其高次模辐射的特性产生频率扫描波束. 通过在共面波导一侧金属地上刻蚀周期性的梳状结构，并由共面波导为其馈电，产生低频反向端射波. 仿真结果表明，天线在9.1~53 GHz频带内平均增益为12.75 dBi，频率波束扫描范围为180°. 由于矢量网络分析仪频率量程限制，实测结果在9.1~40 GHz与仿真结果具有较好的一致性. 该天线具有加工易、剖面低、成本低、全角度扫描的特点，为平面集成系统、雷达等领域宽角度频扫天线提供了一种新的设计思路.
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doi: 10.12265/j.cjors.2022022
摘要:
现有的单比特稀疏双极子阵列的波达角估计方法为子空间方法，其估计精度依赖于信号的统计特征，并且没有充分利用协方差矩阵的结构，导致其估计精度较低。为了提高该阵列的波达角估计精度，本文提出了一种基于原子范数最小化的无网格稀疏化波达角估计方法。该方法将稀疏双极子阵列的波达角估计转化为标量阵波达角估计，并根据参数空间的连续性构造基于原子集的阵列信号稀疏模型，随后利用单比特采样下噪声的稀疏特征，将该波达角估计问题转化为${l_1}$ 范数约束下的原子范数最小化问题，并且给出一种基于交替方向乘子法的快速迭代求解方法。仿真结果表明：相较于现有的方法，本文所提方法有着更高的估计精度，在嵌套阵上，当信噪比为−5 dB时，其估计精度均方误差降低了17.9 dB；将求解原子范数最小化的计算复杂度由$O({N^{6.5}})$ 降低为$O({N^3})$ ，其中$N$ 为与稀疏阵具有相同孔径和相同阵元间距的均匀线阵的阵元个数。
现有的单比特稀疏双极子阵列的波达角估计方法为子空间方法，其估计精度依赖于信号的统计特征，并且没有充分利用协方差矩阵的结构，导致其估计精度较低。为了提高该阵列的波达角估计精度，本文提出了一种基于原子范数最小化的无网格稀疏化波达角估计方法。该方法将稀疏双极子阵列的波达角估计转化为标量阵波达角估计，并根据参数空间的连续性构造基于原子集的阵列信号稀疏模型，随后利用单比特采样下噪声的稀疏特征，将该波达角估计问题转化为
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doi: 10.12265/j.cjors.2022023
摘要:
近年来，严峻的空天安全问题致使卫星的电磁散射特性分析与控制倍受关注. 典型卫星主要由主体、太阳翼和多用途天线等部件组成，呈现多尺度的几何特性，给电磁建模技术带来了挑战. 面向卫星的电磁散射特性分析，本文采用不连续伽辽金区域分解积分方程（discontinuous Galerkin domain decomposition method of integral equation，DG-DDM-IE）方法构建准确且灵活的计算模型，并基于以往对角区域块（diagonal domain block，DDB）预条件和稀疏近似逆（sparse approximate inverse，SAI）预条件的数值性能研究结果，针对多尺度情况提出一种经济高效的混合型预条件以提高DG-DDM-IE方法的计算能力. 复杂多尺度卫星目标数值实验证明，该DG-DDM-IE方法在消耗较少内存的条件下仍保证良好的收敛性和可扩展性。
近年来，严峻的空天安全问题致使卫星的电磁散射特性分析与控制倍受关注. 典型卫星主要由主体、太阳翼和多用途天线等部件组成，呈现多尺度的几何特性，给电磁建模技术带来了挑战. 面向卫星的电磁散射特性分析，本文采用不连续伽辽金区域分解积分方程（discontinuous Galerkin domain decomposition method of integral equation，DG-DDM-IE）方法构建准确且灵活的计算模型，并基于以往对角区域块（diagonal domain block，DDB）预条件和稀疏近似逆（sparse approximate inverse，SAI）预条件的数值性能研究结果，针对多尺度情况提出一种经济高效的混合型预条件以提高DG-DDM-IE方法的计算能力. 复杂多尺度卫星目标数值实验证明，该DG-DDM-IE方法在消耗较少内存的条件下仍保证良好的收敛性和可扩展性。
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2023, 38(1): 3-14.
doi: 10.12265/j.cjors.2022158
摘要:
工业互联网(Industrial Internet of Things, IIoT)是5G及后5G(beyond 5G, B5G)赋能工业制造的应用实例，也是“工业4.0”时代工业生产从制造走向智造的关键基础. IIoT场景的多样性与复杂性为该场景中通信系统的部署带来了挑战，准确刻画IIoT场景中的无线信道特性是该场景中通信系统设计和优化的前提. 本文首先对IIoT场景特点进行了分析，其次根据现有文献调研总结了IIoT场景的信道特性，接着介绍了第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)标准中IIoT场景的信道特性建模方法，最后对未来IIoT场景的信道研究进行了展望.
工业互联网(Industrial Internet of Things, IIoT)是5G及后5G(beyond 5G, B5G)赋能工业制造的应用实例，也是“工业4.0”时代工业生产从制造走向智造的关键基础. IIoT场景的多样性与复杂性为该场景中通信系统的部署带来了挑战，准确刻画IIoT场景中的无线信道特性是该场景中通信系统设计和优化的前提. 本文首先对IIoT场景特点进行了分析，其次根据现有文献调研总结了IIoT场景的信道特性，接着介绍了第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)标准中IIoT场景的信道特性建模方法，最后对未来IIoT场景的信道研究进行了展望.
2023, 38(1): 15-26, 43.
doi: 10.12265/j.cjors.2022144
摘要:
随着移动通信系统的快速更新迭代，使用的频段也越来越丰富，支持全频谱接入通信成为未来基站天线的发展趋势. 而日趋紧张的站址资源对未来基站天线的小型化水平提出了更高的要求. 文章首先介绍了当前多频段基站天线的研究进展和成果，概括了并排式、交错式、堆叠式和嵌套式四种多频段结构类型，着重分析了异频耦合的产生原理和抑制方法；然后总结出共口径技术和异频解耦技术是未来全频谱基站天线的关键技术；最后阐述了当前共口径技术和异频解耦技术存在的局限性，展望了未来全频谱基站天线的研究方向，包括多种共口径方式组合技术、宽带异频解耦技术和大规模共口径天线阵列解耦技术.
随着移动通信系统的快速更新迭代，使用的频段也越来越丰富，支持全频谱接入通信成为未来基站天线的发展趋势. 而日趋紧张的站址资源对未来基站天线的小型化水平提出了更高的要求. 文章首先介绍了当前多频段基站天线的研究进展和成果，概括了并排式、交错式、堆叠式和嵌套式四种多频段结构类型，着重分析了异频耦合的产生原理和抑制方法；然后总结出共口径技术和异频解耦技术是未来全频谱基站天线的关键技术；最后阐述了当前共口径技术和异频解耦技术存在的局限性，展望了未来全频谱基站天线的研究方向，包括多种共口径方式组合技术、宽带异频解耦技术和大规模共口径天线阵列解耦技术.
2023, 38(1): 27-34.
doi: 10.12265/j.cjors.2022045
摘要:
为高效地利用射线追踪(ray tracing, RT)方法对室外配用电环境毫米波段进行传播特性研究，提出一种将RT方法与粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法相结合的RT优化方法. 首先进行低分辨率RT，利用距离参数筛选出可能到达接收端的射线发射角度，并将其划分成多个搜索区域；然后在每个搜索区域中利用PSO算法寻找最优路径. 该方法的路径损耗仿真结果与传统RT仿真结果以及实测数据都表现出了良好的一致性，场强覆盖预测也和传统RT仿真结果相一致. 结果表明，该方法在保证精确度的同时可以有效提高RT计算效率，并避免了传统RT中的接收球问题，具有一定的工程应用价值.
为高效地利用射线追踪(ray tracing, RT)方法对室外配用电环境毫米波段进行传播特性研究，提出一种将RT方法与粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法相结合的RT优化方法. 首先进行低分辨率RT，利用距离参数筛选出可能到达接收端的射线发射角度，并将其划分成多个搜索区域；然后在每个搜索区域中利用PSO算法寻找最优路径. 该方法的路径损耗仿真结果与传统RT仿真结果以及实测数据都表现出了良好的一致性，场强覆盖预测也和传统RT仿真结果相一致. 结果表明，该方法在保证精确度的同时可以有效提高RT计算效率，并避免了传统RT中的接收球问题，具有一定的工程应用价值.
2023, 38(1): 35-43.
doi: 10.12265/j.cjors.2022174
摘要:
为了探明6G超大规模天线信道在波束域的信道传播特性，重点开展了无线信道测量实验与测量数据分析. 首先，在典型城市场景下，开展了sub-6 GHz频段配置超大规模均匀线阵的视距(light-of-sight, LoS)和非视距(non-LoS, NLoS)信道测量实验；其次，划分若干子阵列，并分别使用高分辨率参数提取算法估计多径幅度、时延和角度；然后，根据不同的子阵列角度分辨率构建虚拟波束，将对应不同虚拟波束角度的多径进行分组及叠加. 通过比较不同子阵列在相同角度对应的虚拟波束系数，发现传统天线域的空间非平稳特性在波束域表现不明显. 通过分析不同虚拟波束的信道系数，可观察到波束域稀疏特性，并且LoS场景的稀疏特性更加明显. 针对不同场景下各虚拟波束的多径数目、功率和均方根时延扩展进行拟合分析，可知分别服从高斯分布、高斯分布、均匀分布. 此外，分析发现LoS场景下虚拟波束间相关性较低，而NLoS场景下虚拟波束间相关性随波束分辨率提高而增大.
为了探明6G超大规模天线信道在波束域的信道传播特性，重点开展了无线信道测量实验与测量数据分析. 首先，在典型城市场景下，开展了sub-6 GHz频段配置超大规模均匀线阵的视距(light-of-sight, LoS)和非视距(non-LoS, NLoS)信道测量实验；其次，划分若干子阵列，并分别使用高分辨率参数提取算法估计多径幅度、时延和角度；然后，根据不同的子阵列角度分辨率构建虚拟波束，将对应不同虚拟波束角度的多径进行分组及叠加. 通过比较不同子阵列在相同角度对应的虚拟波束系数，发现传统天线域的空间非平稳特性在波束域表现不明显. 通过分析不同虚拟波束的信道系数，可观察到波束域稀疏特性，并且LoS场景的稀疏特性更加明显. 针对不同场景下各虚拟波束的多径数目、功率和均方根时延扩展进行拟合分析，可知分别服从高斯分布、高斯分布、均匀分布. 此外，分析发现LoS场景下虚拟波束间相关性较低，而NLoS场景下虚拟波束间相关性随波束分辨率提高而增大.
2023, 38(1): 44-53.
doi: 10.12265/j.cjors.2022145
摘要:
毫米波是5G和6G无线通信系统的关键技术. 设计满足6G多频段、多天线、高动态范围需求的信道测量系统是6G无线信道研究面临的首要挑战. 针对这一需求，本文构建了一种毫米波多频段多天线信道测量系统，可以覆盖24.25~28.5 GHz、31.8~33.4 GHz、37~42.5 GHz等毫米波频段，支持最高16×16天线配置. 首先介绍该信道测量系统的架构与性能指标，提出多通道并行校准方案以及测量数据处理算法；其次，基于该信道测量系统开展26 GHz室内外场景的信道测量实验，分析路径损耗、时延扩展以及奇异值扩展等信道统计特性. 通过对实测结果分析，验证了该信道探测器用于毫米波段测量的有效性.
毫米波是5G和6G无线通信系统的关键技术. 设计满足6G多频段、多天线、高动态范围需求的信道测量系统是6G无线信道研究面临的首要挑战. 针对这一需求，本文构建了一种毫米波多频段多天线信道测量系统，可以覆盖24.25~28.5 GHz、31.8~33.4 GHz、37~42.5 GHz等毫米波频段，支持最高16×16天线配置. 首先介绍该信道测量系统的架构与性能指标，提出多通道并行校准方案以及测量数据处理算法；其次，基于该信道测量系统开展26 GHz室内外场景的信道测量实验，分析路径损耗、时延扩展以及奇异值扩展等信道统计特性. 通过对实测结果分析，验证了该信道探测器用于毫米波段测量的有效性.
2023, 38(1): 54-62.
doi: 10.12265/j.cjors.2022117
摘要:
面向5G无人机空地场景中快速变化的飞行高度和散射环境导致传播路径呈现动态生灭，路径概率预测对于描述动态生灭进而构建准确的空地信道模型至关重要. 本文假设城市场景的建筑物位置服从泊松分布，综合考虑物理环境的随机几何信息以及菲涅尔传播区域等因素，建立了无人机对地视距（line-of-sight, LoS）路径概率的预测模型，该模型适用于不同飞行高度和通信频率. 在此基础上，利用反射路径镜像的原理，推导获得了地面反射（ground specular, GS）路径概率的预测模型. 仿真和分析结果表明，本文提出的LoS和GS路径概率模型在不同高度和频点与基于海量射线追踪仿真方法的平均预测结果表现出良好的一致性. 此外，LoS路径概率模型在低空场景下的预测结果与现有标准化模型结果也吻合.
面向5G无人机空地场景中快速变化的飞行高度和散射环境导致传播路径呈现动态生灭，路径概率预测对于描述动态生灭进而构建准确的空地信道模型至关重要. 本文假设城市场景的建筑物位置服从泊松分布，综合考虑物理环境的随机几何信息以及菲涅尔传播区域等因素，建立了无人机对地视距（line-of-sight, LoS）路径概率的预测模型，该模型适用于不同飞行高度和通信频率. 在此基础上，利用反射路径镜像的原理，推导获得了地面反射（ground specular, GS）路径概率的预测模型. 仿真和分析结果表明，本文提出的LoS和GS路径概率模型在不同高度和频点与基于海量射线追踪仿真方法的平均预测结果表现出良好的一致性. 此外，LoS路径概率模型在低空场景下的预测结果与现有标准化模型结果也吻合.
2023, 38(1): 63-70.
doi: 10.12265/j.cjors.2022153
摘要:
为助力铁路数字化转型，基于5G的铁路专用移动通信(5G for railway, 5G-R)系统成为铁路智能联接的首选. 本文利用前沿技术赋能铁路新一代移动通信，开展了智能反射面(intelligent reflecting surface，IRS)辅助5G高铁车站覆盖增强的研究. 采用射线跟踪技术，精准刻画了2.1 GHz频段下高铁车站场景的电波传播特性；基于准确的电波传播特性，利用反射面、发射机和接收机三者之间的角度关系，对IRS部署进行了研究，并设计了相应的IRS波束指向；在获得IRS辅助下的信道传递函数后，对部署IRS前后的路径损耗(path loss, PL)和阴影衰落进行了建模和比较. 结果表明：IRS的部署为目标区域带来了最大8.1 dB、平均4.63 dB的信号增益；目标区域的PL指数由未部署时的2.68减小至2.33，阴影衰落标准差由9.45 dB减小至6.43 dB. 因此，部署IRS能够显著提高室外宏站对车站内部的信号覆盖，缓解车站建筑物遮挡对5G信号传输的影响，为车站场景下5G-R系统的设计与优化提供了理论基础和数据支撑.
为助力铁路数字化转型，基于5G的铁路专用移动通信(5G for railway, 5G-R)系统成为铁路智能联接的首选. 本文利用前沿技术赋能铁路新一代移动通信，开展了智能反射面(intelligent reflecting surface，IRS)辅助5G高铁车站覆盖增强的研究. 采用射线跟踪技术，精准刻画了2.1 GHz频段下高铁车站场景的电波传播特性；基于准确的电波传播特性，利用反射面、发射机和接收机三者之间的角度关系，对IRS部署进行了研究，并设计了相应的IRS波束指向；在获得IRS辅助下的信道传递函数后，对部署IRS前后的路径损耗(path loss, PL)和阴影衰落进行了建模和比较. 结果表明：IRS的部署为目标区域带来了最大8.1 dB、平均4.63 dB的信号增益；目标区域的PL指数由未部署时的2.68减小至2.33，阴影衰落标准差由9.45 dB减小至6.43 dB. 因此，部署IRS能够显著提高室外宏站对车站内部的信号覆盖，缓解车站建筑物遮挡对5G信号传输的影响，为车站场景下5G-R系统的设计与优化提供了理论基础和数据支撑.
2023, 38(1): 71-78.
doi: 10.12265/j.cjors.2022173
摘要:
为了解决铁路移动通信网络规划成本高且效率低的问题，满足铁路智能无线网络建设需求，以京沈客运专线为场景，研究了2.1 GHz频段下基于高性能射线跟踪的5G铁路专用移动通信（5G for railway, 5G-R）智能无线网络规划技术. 依托参考信号接收功率(reference signal receiving power, RSRP)高性能射线跟踪仿真得到电磁波在特定环境下传播时的信道特性和路径损耗，进而精准预算无线链路的RSRP和下行传输速率；同时将规划问题建模为多目标优化求解问题，使用遗传算法对基站参数进行分级规划，在RSRP 覆盖达标的前提下，最大化下行传输速率，智能输出基站工参最优解. 仿真结果表明该技术可以满足RSRP覆盖率和最大化下行传输速率的规划目标，为后续实现精准高效的5G-R无线网络规划和优化提供仿真支撑和参考.
为了解决铁路移动通信网络规划成本高且效率低的问题，满足铁路智能无线网络建设需求，以京沈客运专线为场景，研究了2.1 GHz频段下基于高性能射线跟踪的5G铁路专用移动通信（5G for railway, 5G-R）智能无线网络规划技术. 依托参考信号接收功率(reference signal receiving power, RSRP)高性能射线跟踪仿真得到电磁波在特定环境下传播时的信道特性和路径损耗，进而精准预算无线链路的RSRP和下行传输速率；同时将规划问题建模为多目标优化求解问题，使用遗传算法对基站参数进行分级规划，在RSRP 覆盖达标的前提下，最大化下行传输速率，智能输出基站工参最优解. 仿真结果表明该技术可以满足RSRP覆盖率和最大化下行传输速率的规划目标，为后续实现精准高效的5G-R无线网络规划和优化提供仿真支撑和参考.
2023, 38(1): 79-86.
doi: 10.12265/j.cjors.2022146
摘要:
太赫兹(THz)技术有望在航天器舱体轻质化和舱内高容量传输需求方面发挥重要作用. 本文构建了典型航天器舱内毫米波60 GHz与太赫兹300 GHz频段信道三维仿真模型，基于射线追踪法获取了两种典型发射机部署位置下的无线信道特性，提取并分析了路径损耗指数、阴影衰落因子、莱斯K因子、均方根时延扩展和角度扩展等关键信道参数，研究了发射机的部署位置对特定频段舱内信道的影响. 结果表明：相同环境下，频率越高、路径损耗与莱斯K因子越大而时延扩展越小；相同频率下，发射机部署于舱内角落的信道特性优于部署于舱内上壁中央. 本文所研究的无线信道特性将为未来复杂舱内环境下的太赫兹通信系统设计和部署提供启示.
太赫兹(THz)技术有望在航天器舱体轻质化和舱内高容量传输需求方面发挥重要作用. 本文构建了典型航天器舱内毫米波60 GHz与太赫兹300 GHz频段信道三维仿真模型，基于射线追踪法获取了两种典型发射机部署位置下的无线信道特性，提取并分析了路径损耗指数、阴影衰落因子、莱斯K因子、均方根时延扩展和角度扩展等关键信道参数，研究了发射机的部署位置对特定频段舱内信道的影响. 结果表明：相同环境下，频率越高、路径损耗与莱斯K因子越大而时延扩展越小；相同频率下，发射机部署于舱内角落的信道特性优于部署于舱内上壁中央. 本文所研究的无线信道特性将为未来复杂舱内环境下的太赫兹通信系统设计和部署提供启示.
2023, 38(1): 87-95.
doi: 10.12265/j.cjors.2022064
摘要:
面向智慧海洋、智慧农业等垂直行业场景的广覆盖无线接入需求，低轨卫星通信因其可靠的连接性、更宽广的覆盖能力以及超大带宽连接的巨大潜力而成为了下一代移动通信技术的重要组成部分. 目前，针对低轨卫星通信的系统性信道建模流程与仿真方法仍相对匮乏，对于低轨卫星信道的高动态特性仍缺乏有效的建模方法，且大多模型仅能支持单场景通信环境. 基于此，本文提出了一种模块化、高动态的多场景卫星通信信道建模机制，并据此设计实现了一套动态卫星信道建模仿真系统. 该系统实现了流程化的建模思路，并引入了基于卫星信道高动态特性的动态参数更新方法. 所设计的卫星通信信道建模与仿真机制能够生成卫星通信的信道大、小尺度参数与信道冲激响应，且对不同场景具有较好的适用性.
面向智慧海洋、智慧农业等垂直行业场景的广覆盖无线接入需求，低轨卫星通信因其可靠的连接性、更宽广的覆盖能力以及超大带宽连接的巨大潜力而成为了下一代移动通信技术的重要组成部分. 目前，针对低轨卫星通信的系统性信道建模流程与仿真方法仍相对匮乏，对于低轨卫星信道的高动态特性仍缺乏有效的建模方法，且大多模型仅能支持单场景通信环境. 基于此，本文提出了一种模块化、高动态的多场景卫星通信信道建模机制，并据此设计实现了一套动态卫星信道建模仿真系统. 该系统实现了流程化的建模思路，并引入了基于卫星信道高动态特性的动态参数更新方法. 所设计的卫星通信信道建模与仿真机制能够生成卫星通信的信道大、小尺度参数与信道冲激响应，且对不同场景具有较好的适用性.
2023, 38(1): 96-102, 129.
doi: 10.12265/j.cjors.2022096
摘要:
基于时间调制理论，提出了一种单通道框架下的多基线相位干涉仪测向方法，其克服了传统相位干涉需要多个射频通道带来的系统复杂度高以及通道幅相不一致性问题. 所提方法利用单刀多掷开关周期性接通多基线相位干涉的各天线单元，并从接收信号产生的谐波特征中同时估计多组基线产生的相位差. 首先分析传统多基线相位干涉仪测向存在的局限性，然后提出基于时间调制的单通道多基线相位测量方法，最后结合2~8 GHz宽带测向需求，设计四基线相位干涉仪并进行仿真. 仿真结果显示，在2~8 GHz范围内，测向误差能达到0.1°以内，证明了本文方法的有效性.
基于时间调制理论，提出了一种单通道框架下的多基线相位干涉仪测向方法，其克服了传统相位干涉需要多个射频通道带来的系统复杂度高以及通道幅相不一致性问题. 所提方法利用单刀多掷开关周期性接通多基线相位干涉的各天线单元，并从接收信号产生的谐波特征中同时估计多组基线产生的相位差. 首先分析传统多基线相位干涉仪测向存在的局限性，然后提出基于时间调制的单通道多基线相位测量方法，最后结合2~8 GHz宽带测向需求，设计四基线相位干涉仪并进行仿真. 仿真结果显示，在2~8 GHz范围内，测向误差能达到0.1°以内，证明了本文方法的有效性.
2023, 38(1): 103-107.
doi: 10.12265/j.cjors.2022014
摘要:
依据现有研究结果和未来体域网发展趋势研究了手臂电磁通道特征. 将两个同样工作在5.8 GHz、尺寸为4 cm×4 cm的全织物贴片天线作为收发两端，研究竖直状态下手臂的传输特征；再依据自然行走状态，模拟前摆最大值位置、自然下垂和后摆最大值位置手臂的动态过程. 通过对天线在空气和手臂不同位置上传输特征的对比分析，确定表面波对传输特征的影响，并采用曲线拟合方法获得相对路径损耗预测模型；通过对比手臂三种自然状态的实测结果，建立路径损耗的预测模型. 研究表明，对自然下垂状态下的预测模型进行简单的修正即可较好地预测前摆和后摆时的路径损耗.
依据现有研究结果和未来体域网发展趋势研究了手臂电磁通道特征. 将两个同样工作在5.8 GHz、尺寸为4 cm×4 cm的全织物贴片天线作为收发两端，研究竖直状态下手臂的传输特征；再依据自然行走状态，模拟前摆最大值位置、自然下垂和后摆最大值位置手臂的动态过程. 通过对天线在空气和手臂不同位置上传输特征的对比分析，确定表面波对传输特征的影响，并采用曲线拟合方法获得相对路径损耗预测模型；通过对比手臂三种自然状态的实测结果，建立路径损耗的预测模型. 研究表明，对自然下垂状态下的预测模型进行简单的修正即可较好地预测前摆和后摆时的路径损耗.
2023, 38(1): 108-113.
doi: 10.12265/j.cjors.2021339
摘要:
鉴于低空大气波导对海上工作的雷达、通信系统的显著影响，提出了基于实测船舶自动识别系统(automatic identification system, AIS)信号的海上低空大气波导遥感新方法. 首先讨论了不同大气折射环境下的AIS信号传播特性，验证了低空大气波导尤其表面波导对海上实际VHF频段AIS信号的显著影响；然后给出了2018年4月20日以及22日岸基AIS接收机接收功率平面位置分布图结果，利用接收站附近探空站的修正大气折射率剖面验证了大气波导是形成AIS信号远距离传播的主要原因；最后给出了基于AIS信号反演低空大气波导的步骤，采用粒子群优化算法得到根据单一方位接收功率的反演结果. 该方法具有被动接收、时空分辨率高的优点，是当前雷达海杂波、卫星导航信号遥感探测大气波导的有益补充.
鉴于低空大气波导对海上工作的雷达、通信系统的显著影响，提出了基于实测船舶自动识别系统(automatic identification system, AIS)信号的海上低空大气波导遥感新方法. 首先讨论了不同大气折射环境下的AIS信号传播特性，验证了低空大气波导尤其表面波导对海上实际VHF频段AIS信号的显著影响；然后给出了2018年4月20日以及22日岸基AIS接收机接收功率平面位置分布图结果，利用接收站附近探空站的修正大气折射率剖面验证了大气波导是形成AIS信号远距离传播的主要原因；最后给出了基于AIS信号反演低空大气波导的步骤，采用粒子群优化算法得到根据单一方位接收功率的反演结果. 该方法具有被动接收、时空分辨率高的优点，是当前雷达海杂波、卫星导航信号遥感探测大气波导的有益补充.
2023, 38(1): 114-122.
doi: 10.12265/j.cjors.2022005
摘要:
随着高分辨、分布式、组网融合的雷达系统的发展，传统箔条面临着干扰效率不足、三维维形困难等问题. 针对发展低维高效的箔条干扰方式的需求，提出了一种由传统箔条串接而成的间断型长箔条，并通过模态分析和数值仿真研究了其在稀薄大气中的运动学特性和散射特性. 该类箔条由考虑了缩短效应的多根传统箔条间隔一定距离依次相连形成，旨在通过约束传统箔条在稀薄大气中的自由扩散，维持雷达距离单元内较高的箔条密度，从而提高干扰效率. 仿真结果表明：在不同指向条件下，单根7.44 m间断型长箔条两分钟内的雷达散射截面（radar cross section, RCS）均未出现下降趋势，仅在均值附近上下波动；单根7.44 m间断型长箔条在X波段各频点的平均RCS较同质量的传统箔条均有所提升，10 GHz条件下至少提升了3 dB；100根随机分布的7.44 m间断型长箔条形成的箔条云RCS均值约为−9 dBsm，较相同条件下传统箔条形成的箔条云提升了6~7 dB. 新型间断型长箔条可为典型小RCS目标的高效费比防护提供支撑.
随着高分辨、分布式、组网融合的雷达系统的发展，传统箔条面临着干扰效率不足、三维维形困难等问题. 针对发展低维高效的箔条干扰方式的需求，提出了一种由传统箔条串接而成的间断型长箔条，并通过模态分析和数值仿真研究了其在稀薄大气中的运动学特性和散射特性. 该类箔条由考虑了缩短效应的多根传统箔条间隔一定距离依次相连形成，旨在通过约束传统箔条在稀薄大气中的自由扩散，维持雷达距离单元内较高的箔条密度，从而提高干扰效率. 仿真结果表明：在不同指向条件下，单根7.44 m间断型长箔条两分钟内的雷达散射截面（radar cross section, RCS）均未出现下降趋势，仅在均值附近上下波动；单根7.44 m间断型长箔条在X波段各频点的平均RCS较同质量的传统箔条均有所提升，10 GHz条件下至少提升了3 dB；100根随机分布的7.44 m间断型长箔条形成的箔条云RCS均值约为−9 dBsm，较相同条件下传统箔条形成的箔条云提升了6~7 dB. 新型间断型长箔条可为典型小RCS目标的高效费比防护提供支撑.
2023, 38(1): 123-129.
doi: 10.12265/j.cjors.2021275
摘要:
针对基于谐波特征分析的时间调制阵列(time-modulated array, TMA)测向技术中信息利用率低的问题，提出了一种基于信号频谱特征分析的多谐波TMA测向方法. 通过分析接收信号的频谱特征，构建了基于信号频谱特征多谐波测向模型，推导了基于频谱特征的来波方向最优线性无偏估计(best linear unbiased estimation, BLUE)表达式，从而提高了测向精度及稳定性. 以BPSK信号为例，通过仿真实验验证了所提算法的有效性，同时搭建了工作于S频段的二单元TMA测向系统证实了所提方法的可行性.
针对基于谐波特征分析的时间调制阵列(time-modulated array, TMA)测向技术中信息利用率低的问题，提出了一种基于信号频谱特征分析的多谐波TMA测向方法. 通过分析接收信号的频谱特征，构建了基于信号频谱特征多谐波测向模型，推导了基于频谱特征的来波方向最优线性无偏估计(best linear unbiased estimation, BLUE)表达式，从而提高了测向精度及稳定性. 以BPSK信号为例，通过仿真实验验证了所提算法的有效性，同时搭建了工作于S频段的二单元TMA测向系统证实了所提方法的可行性.
2023, 38(1): 130-136.
doi: 10.12265/j.cjors.2022097
摘要:
为解决时间调制测向技术中由线型阵列对称性和固定基线长度引入的目标前后向模糊问题和测向带宽受限问题，提出了一种基于五单元时间调制阵列的全向宽带测向方法. 通过将一维线型阵列扩展为二维平面阵列，提高空间自由度以区分来波前后向；进一步结合虚拟基线技术，利用相邻单元排布间距的差异性引入虚拟相位差，解决工作频率变化引起的相位差模糊问题，从而实现全向宽带测向的目标. 通过数值仿真在3倍频程工作带宽条件下有效实现了360°全向测向，验证了所提出方法的可行性.
为解决时间调制测向技术中由线型阵列对称性和固定基线长度引入的目标前后向模糊问题和测向带宽受限问题，提出了一种基于五单元时间调制阵列的全向宽带测向方法. 通过将一维线型阵列扩展为二维平面阵列，提高空间自由度以区分来波前后向；进一步结合虚拟基线技术，利用相邻单元排布间距的差异性引入虚拟相位差，解决工作频率变化引起的相位差模糊问题，从而实现全向宽带测向的目标. 通过数值仿真在3倍频程工作带宽条件下有效实现了360°全向测向，验证了所提出方法的可行性.
2023, 38(1): 137-141.
doi: 10.12265/j.cjors.2022018
摘要:
提出了一种带状线组件与射频连接器的键合过渡结构，采用地-信号-地（ground signal ground, GSG）键合方式以及板内垂直互连成功实现了带状线与射频连接器的过渡，同时对此过渡结构尤其是射频连接器键合台面的特性阻抗进行了理论研究，并采用类比法给出了其特性阻抗公式. 为了验证研究结论，对此过渡结构的背靠背形式以及射频连接器进行了加工、测试. 测试结果表明，在0.5~40 GHz频带内，该过渡结构具有良好的驻波以及传输特性.
提出了一种带状线组件与射频连接器的键合过渡结构，采用地-信号-地（ground signal ground, GSG）键合方式以及板内垂直互连成功实现了带状线与射频连接器的过渡，同时对此过渡结构尤其是射频连接器键合台面的特性阻抗进行了理论研究，并采用类比法给出了其特性阻抗公式. 为了验证研究结论，对此过渡结构的背靠背形式以及射频连接器进行了加工、测试. 测试结果表明，在0.5~40 GHz频带内，该过渡结构具有良好的驻波以及传输特性.
2023, 38(1): 142-151.
doi: 10.12265/j.cjors.2021242
摘要:
针对VHF相干散射雷达传统观测方式的探测能力局限，构建了空域干涉法探测实验系统，其具备对电离层场向不规则体（field-aligned irregularity, FAI）三维精细结构探测能力. 结合曲靖E区FAI干涉探测实验数据，实现了对系统相位偏差校正及回波三维空间位置精确获取，得到了不规则体云团的三维精细结构以及漂移运动过程，包括FAI回波散射点的三维空间位置以及FAI云团的三维空间外尺度、漂移运动轨迹和漂移速度等. 探测实例结果表明：其东西、南北和高度向分布范围分别为−35~20 km、85~120 km和95~130 km，对应的三维外尺度分别为23.8 km、7.6 km和7.6 km；东西向漂移速度要大于其他两个方向，并呈现出5~6 min的准周期回波特征.
针对VHF相干散射雷达传统观测方式的探测能力局限，构建了空域干涉法探测实验系统，其具备对电离层场向不规则体（field-aligned irregularity, FAI）三维精细结构探测能力. 结合曲靖E区FAI干涉探测实验数据，实现了对系统相位偏差校正及回波三维空间位置精确获取，得到了不规则体云团的三维精细结构以及漂移运动过程，包括FAI回波散射点的三维空间位置以及FAI云团的三维空间外尺度、漂移运动轨迹和漂移速度等. 探测实例结果表明：其东西、南北和高度向分布范围分别为−35~20 km、85~120 km和95~130 km，对应的三维外尺度分别为23.8 km、7.6 km和7.6 km；东西向漂移速度要大于其他两个方向，并呈现出5~6 min的准周期回波特征.
2023, 38(1): 152-158.
doi: 10.12265/j.cjors.2021231
摘要:
针对近场条件下数字阵列雷达导向矢量幅相非一致性对自适应波束形成（adaptive beamforming, ADBF）算法性能的影响，通过构建近场多通道数字阵列雷达回波信号模型，分析近场多通道信号二维频谱，发现在近场条件下带限干扰信号的频谱会出现非均匀分布，呈现周期性栅格分布特征，造成算法性能下降. 本文提出一种具有全新干扰样本选择策略的近场ADBF（near field ADBF, NF-ADBF）算法，通过寻优干扰信号频谱栅格边界，在栅格区间进行多门限样本筛选，离散提取干扰信号样本，构建完备的干扰信号协方差矩阵，提升近场条件下的自适应处理性能. 通过在地面搭建仿真试验环境，模拟典型的数字阵列近场工作环境，通过录取试验数据分析并与理论仿真进行对比，验证了近场干扰样本筛选策略和NF-ADBF算法模型的有效性.
针对近场条件下数字阵列雷达导向矢量幅相非一致性对自适应波束形成（adaptive beamforming, ADBF）算法性能的影响，通过构建近场多通道数字阵列雷达回波信号模型，分析近场多通道信号二维频谱，发现在近场条件下带限干扰信号的频谱会出现非均匀分布，呈现周期性栅格分布特征，造成算法性能下降. 本文提出一种具有全新干扰样本选择策略的近场ADBF（near field ADBF, NF-ADBF）算法，通过寻优干扰信号频谱栅格边界，在栅格区间进行多门限样本筛选，离散提取干扰信号样本，构建完备的干扰信号协方差矩阵，提升近场条件下的自适应处理性能. 通过在地面搭建仿真试验环境，模拟典型的数字阵列近场工作环境，通过录取试验数据分析并与理论仿真进行对比，验证了近场干扰样本筛选策略和NF-ADBF算法模型的有效性.
2023, 38(1): 159-163.
doi: 10.12265/j.cjors.2022009
摘要:
为了高效且高精度地求解三维抛物方程(parabolic equation，PE)，提出了一种求解三维PE的迭代方法. 该方法采用有限差分（finite difference，FD）近似方法，保留交替方向隐式（alternating direction implicit, ADI）方法的计算模式. 推导了该方法对应的相对误差关系式，在推导过程中考虑计算式分裂项丢失带来的误差影响. 对比现有的求解三维PE的ADI方法(记为ADI-PE)和克兰克·尼科森(Crank-Nicolson)求解方法(记为CN-PE)，该方法能够提高计算精准度，且可通过迭代达到一定计算精度. 该方法保留了ADI的计算高效特性，是一种求解三维PE的高效高精准度的方法.
为了高效且高精度地求解三维抛物方程(parabolic equation，PE)，提出了一种求解三维PE的迭代方法. 该方法采用有限差分（finite difference，FD）近似方法，保留交替方向隐式（alternating direction implicit, ADI）方法的计算模式. 推导了该方法对应的相对误差关系式，在推导过程中考虑计算式分裂项丢失带来的误差影响. 对比现有的求解三维PE的ADI方法(记为ADI-PE)和克兰克·尼科森(Crank-Nicolson)求解方法(记为CN-PE)，该方法能够提高计算精准度，且可通过迭代达到一定计算精度. 该方法保留了ADI的计算高效特性，是一种求解三维PE的高效高精准度的方法.
2023, 38(1): 164-172.
doi: 10.12265/j.cjors.2022003
摘要:
高超声速飞行器在飞行过程中，由于高温高压的作用，会在飞行器表面形成一层等离子体鞘层，飞行器及其等离子体鞘层相对于地面测控中心做高速相对运动，对目标物电磁回波会带来严重影响. 此外，等离子体鞘层的时变特性，也会对目标物雷达回波进行调制，使测控中心难以识别、跟踪目标. 本文利用Lorentz-FDTD方法研究了相对运动等离子体鞘层与电磁波之间的相互作用，并分析了等离子体鞘层的相对运动特性和时变特性对电磁波造成的影响，发现运动的时变等离子体除了对电磁波造成多普勒频移外，还会对入射波频谱进行调制.
高超声速飞行器在飞行过程中，由于高温高压的作用，会在飞行器表面形成一层等离子体鞘层，飞行器及其等离子体鞘层相对于地面测控中心做高速相对运动，对目标物电磁回波会带来严重影响. 此外，等离子体鞘层的时变特性，也会对目标物雷达回波进行调制，使测控中心难以识别、跟踪目标. 本文利用Lorentz-FDTD方法研究了相对运动等离子体鞘层与电磁波之间的相互作用，并分析了等离子体鞘层的相对运动特性和时变特性对电磁波造成的影响，发现运动的时变等离子体除了对电磁波造成多普勒频移外，还会对入射波频谱进行调制.
2023, 38(1): 173-180.
doi: 10.12265/j.cjors.2021054
摘要:
为了探究三频信标反演高精度电离层电子浓度总含量（total electron content, TEC）的理论过程并分析不同观测误差对反演精度产生的影响，通过仿真卫星信号多普勒频移的方法来进行三频信标技术反演TEC的研究. 通过已知的卫星轨道坐标、接收站坐标、卫星高度角与电离层背景信息，利用信号传播规律，仿真得到信号传播过程中的多普勒频移信息，解算出相对TEC；再利用多站法估计相位积分常数，解算双频绝对TEC；而后利用多普勒相移小数部分与三频相位积分常数结合，解算高精度三频TEC。将反演的三频TEC值与先验背景电离层TEC值进行比对，在6°观测误差的情况下，三频反演的TEC差值相对平均值在4.5%以内，相对RMS在6%以内, 结果表明三频信标技术可以有效提高TEC反演精度.
为了探究三频信标反演高精度电离层电子浓度总含量（total electron content, TEC）的理论过程并分析不同观测误差对反演精度产生的影响，通过仿真卫星信号多普勒频移的方法来进行三频信标技术反演TEC的研究. 通过已知的卫星轨道坐标、接收站坐标、卫星高度角与电离层背景信息，利用信号传播规律，仿真得到信号传播过程中的多普勒频移信息，解算出相对TEC；再利用多站法估计相位积分常数，解算双频绝对TEC；而后利用多普勒相移小数部分与三频相位积分常数结合，解算高精度三频TEC。将反演的三频TEC值与先验背景电离层TEC值进行比对，在6°观测误差的情况下，三频反演的TEC差值相对平均值在4.5%以内，相对RMS在6%以内, 结果表明三频信标技术可以有效提高TEC反演精度.
2023, 38(1): 181-186.
doi: 10.12265/j.cjors.2022007
摘要:
为扩展带状线小室工作带宽，基于标准IEC61967-8对EM601-6型带状线小室进行改进，提出芯板开缝的方法扼止横向电流，在三维电磁仿真软件CST中建立了带状线小室的三维仿真模型，并计算出改进后带状线小室的S参数和电压驻波比（voltage standing wave ratio, VSWR）. 计算结果表明，芯板开缝的带状线小室的上限可用频率由6 GHz提高到了7 GHz. 根据仿真结果加工制作的实物，虽然S21和S11比仿真结果差，但是在标准要求的范围内工作频段可由0~6 GHz扩展到0~7 GHz.
为扩展带状线小室工作带宽，基于标准IEC61967-8对EM601-6型带状线小室进行改进，提出芯板开缝的方法扼止横向电流，在三维电磁仿真软件CST中建立了带状线小室的三维仿真模型，并计算出改进后带状线小室的S参数和电压驻波比（voltage standing wave ratio, VSWR）. 计算结果表明，芯板开缝的带状线小室的上限可用频率由6 GHz提高到了7 GHz. 根据仿真结果加工制作的实物，虽然S21和S11比仿真结果差，但是在标准要求的范围内工作频段可由0~6 GHz扩展到0~7 GHz.
1986年创刊，双月刊
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国电子学会
主 编：董庆生
标准刊号：
ISSN 1005-0388
CN 41-1185/TN
国内邮发代号：36-260
国外发行代号：BM1942
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