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《电波科学学报》2021年第36卷第6期“信息超材料理论、技术与应用”专题优秀论文评选结果

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优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
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基于数字编码超材料的大视场前视成像方法
高思哲, 马晖, 王国强, 刘宏伟
当前状态:
摘要(0) PDF(0)
摘要:
雷达前视成像中,成像性能主要依赖于阵列孔径与超分辨成像,针对传统雷达大视场前视成像算法复杂度高、系统造价昂贵等问题,本文提出了一种基于数字编码超材料的单通道雷达前视成像方法,并提出利用阈值分割方法实现大视场成像区域的精细划分,结合超材料的数字编码来提升空间成像的局域自由度,最终实现了对大视场的快速精细化成像;在此基础上,开战了超材料孔径成像理论与算法性能的统计分析。经仿真验证,本文所提方法在一定程度上解决了传统大视角前视成像问题,形成了一套体系化算法,为数字编码超材料雷达探测与成像系统的设计奠定了基础。
一次大气波导过程天气雷达超视距海面回波分析
章晗, 王红光, 李建儒
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021090
摘要(161) HTML全文(29) PDF(22)
摘要:
大气波导引起的反常地物回波是影响天气雷达数据质量的重要因素,本文针对大气波导对天气雷达海面回波的影响及应用,利用青岛多普勒天气雷达资料,结合探空数据对2014年7月18、19日一次大气波导过程造成的超视距海面回波进行了分析. 通过分析处理探空剖面数据,得到18日20时存在表面波导,而雷达资料显示该时刻雷达存在明显的超视距海面回波. 此次大气波导超视距过程持续约24 h,雷达超视距海面回波总体趋势是先从弱到强,再变弱直至消失,其空间分布和时间变化非常复杂. 进一步基于实测雷达回波数据,采用抛物方程和粒子群算法反演获得了水平不均匀的大气波导剖面,比较了实测回波功率和以反演剖面为输入的计算回波功率,两者之间相差较小,表明基于天气雷达回波的大气波导反演方法具有有效性.
基于多目标优化的联合作战用频规划方法
刘铭, 查淞, 黄纪军, 刘继斌, 郝谢东, 马晨
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021060
摘要(418) HTML全文(114) PDF(19)
摘要:
为全面描述联合作战用频规划问题,引入多目标优化理论,以干扰冲突最少、需求满足最高和邻频风险最低作为优化目标建立了多目标的联合作战用频规划模型,并提出一种求解联合作战用频规划问题的非支配排序蚁群算法. 在蚁群初始化阶段使用带贪心策略的爬山算法获取次优解集合以提升蚁群前期收敛速度,并运用社团检测机制将用频装备分簇以减少电磁干扰分析的计算复杂度从而加快算法进程. 同时,在算法每次迭代中对得到的用频规划方案执行调度改进操作,并自适应调整信息素挥发系数等参数,以提升算法全局优化性能. 仿真实验验证了模型的有效性,并通过反转世代距离与超体积指标证明了算法在收敛性、分布性与收敛速度上的优越性.
基于聚合型涡旋电磁波束的三维SAR成像
国少卿, 何姿, 陈如山
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021070
摘要(279) HTML全文(85) PDF(27)
摘要:
合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)能够突破天线孔径对分辨率的限制,因而得到了广泛应用. 本文提出了一种基于聚合型涡旋电磁波束的三维SAR成像方法,通过设计合适的成像几何构型,利用涡旋电磁波的相位特性实现对高度维的分辨,并推导得到高度维分辨率与模式数及雷达参数之间的关系. 考虑到回波信号中引入的涡旋相位项,对后向投影算法进行改进,实现对观测区域的三维成像,并引入稀疏重构算法减少对模式数的需求. 仿真结果表明,利用多模式聚合型涡旋电磁波束能够对分布在不同高度的目标进行准确重构,利用稀疏重构算法能够用少数模式实现高分辨三维成像. 本文提出的方法为新体制雷达成像研究提供了一定的参考.
基于软阈值深度学习的自动调制识别算法
何荣荣, 徐逸凡, 刘洁, 姚凯凌
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021052
摘要(166) HTML全文(178) PDF(38)
摘要:
自动调制识别是认知无线电、电子侦察、电磁态势生成中重要的环节. 由于电磁环境日益复杂,噪声对能否正确调制识别影响显著. 本文针对低信噪比(signal-noise ratio,SNR)环境条件设计了一种基于软阈值的深度学习模型,在卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)的基础上加入软阈值函数. 将IQ数据转化为幅度相位信息作为模型的输入,CNN用于提取幅度相位数据中的特征,软阈值学习网络可以针对不同特征设置不同阈值,用于滤除样本噪声,提高低SNR条件下的识别率. 在开源数据集RML2016.10a上验证了所提算法的有效性,对比其他网络结构,本文提出的模型识别率更高且效率更高.
前视成像中Keystone变换残余距离走动的频域补偿
李泽森, 李悦丽, 张金福
当前状态:
摘要(7) PDF(2)
摘要:
空载平台采用扫描模式进行前视成像时,平台运动会导致目标积累时间内出现距离走动和多普勒模糊。Keystone变换可以补偿前视扫描时间内目标的跨距离单元走动,但是在发生多普勒模糊的情况下,Keystone校正的模糊数补偿可能引入速度残差,导致目标定位误差。研究了空载平台前视成像的Keystone校正方法,提出一种在频域补偿Keystone变换残余距离走动的方法,基于速度残差进行距离走动校正降低残余包络误差,实现目标的聚焦与准确定位。基于单脉冲前视成像的理论分析与仿真实验验证了所提出算法的有效性。
基于局部搜索的机载外辐射源干扰抑制算法
邓亚琦, 张赛文, 李稳国, 肖卫初
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021308
摘要(13) HTML全文(4) PDF(4)
摘要:
在机载外辐射源雷达不纯净参考信号条件下,参考通道中的多径与回波匹配得到的干扰将降低空时自适应处理的目标检测能力,而网格失配问题严重影响了干扰的估计性能. 本文针对网格失配下的机载外辐射源干扰抑制问题,提出一种基于局部搜索的干扰估计算法. 该算法在干扰稀疏观测模型的基础上构建全局距离-多普勒字典,从中选择与干扰相匹配的全局网格点;然后以该全局网格点为中心,对多普勒平面精细划分来构建局部多普勒字典,并选择与干扰更匹配的局部网格点;最后估计干扰的距离-多普勒像以实现干扰抑制,克服不纯净参考信号的影响. 仿真结果表明,所提算法可降低网格失配导致的抑制性能损失,有效提高不纯净参考信号下空时处理的目标检测能力.
基于频谱特征分析的多谐波时间调制阵列测向方法
刘晗, 陈靖峰, 杨柳, 倪刚, 贺冲, 金荣洪
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021275
摘要(19) HTML全文(6) PDF(2)
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,本文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. 本文以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.
运动调制的间断型长箔条散射特性研究
甘琳, 李健兵, 杨坤龙, 王雪松
当前状态:
摘要(7) PDF(0)
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,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,旨在通过约束其上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7.44m间断型长箔条两分钟内的RCS均未出现下降趋势,仅在均值附近上下波动;单根7.44m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,10GHz条件下至少提升了3dBsm;100根随机分布的7.44m间断型长箔条形成的箔条云RCS均值约为-9dBsm,较相同条件下传统箔条形成的箔条云提升了6~7dBsm。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。
基于射线追踪的TIDs期间电离层高阶效应及多普勒效应仿真
王康宁, 付海洋
当前状态:
摘要(4) PDF(0)
摘要:
电离层行进式扰动(traveling ionospheric disturbances, TIDs)是一种常见的电离层扰动形式,对电磁波(如卫星导航)信号的传播过程有着重要影响. 为研究TIDs对卫星导航信号传播效应,本文基于三维射线追踪方法对导航信号在空间电离层磁等离子体的传播进行仿真,重点研究TIDs情况下电离层二阶效应和多普勒效应. 首先,通过在NeQuick电离层模型上添加电离层扰动建立TIDs仿真生成模型, 该模型能够模拟多种尺度的TIDs结构. 其次,基于我国南北方两个虚拟站点,仿真模拟得到导航信号在TIDs发生时的传播特性. 然后,计算得到不同仰角和方位角时卫星导航信号的电离层二阶效应和多普勒效应等参数. 最后,分析TIDs参数对电离层二阶效应和多普勒效应的影响. 仿真结果表明,在本文仿真参数下电离层二阶和多普勒效应在低射线仰角情况下更明显,TIDs多普勒效应和TIDs周期相关性明显.
用于口舌驱动系统的双频植入式天线设计
崔文杰, 李子巍, 刘阔, 范超, 王蒙军, 郑宏兴, 李尔平
当前状态:
摘要(10) PDF(0)
摘要:
口舌驱动系统是一种能够为丧失自主能力的患者提供帮助的辅助技术。为了满足口舌系统工作需求并且为其提供良好的无线通信能力,提出了一种具有双频、柔性、宽频和小型化特性的植入式天线设计方案。起初,考虑计算时间以及设计方案的可行性,天线的设计在单层人体肌肉模型中完成;之后,为了探究天线在口舌驱动系统中的性能表现,提出了多层人体口腔模型。借助曲流结构和缺陷地结构实现了天线的小型化设计,通过调整天线的馈电点位置,实现了天线的双频和宽带特性,通过在天线上下表面涂覆与介质基板相同材料的保护层,避免了天线与人体的直接接触从而提高了生物安全性。通过不断地仿真计算,确定了天线的最佳结构,并进行了实物加工与测量(新鲜猪肉和皮肤仿真液)。仿真与实测结果表明,该天线能够稳定工作在433 MHz和2.45 GHz频段,在两个频段的阻抗带宽分别达到了78.2%和34.2%,天线整体尺寸仅为35 mm3,实测结果与仿真结果一致性较高。所提出天线具有体积小,稳定性高等特点,能够满足口舌驱动系统的应用需求。
基于双向抛物方程模型的雷达低角跟踪误差分析
曹熙, 冯菊, 余洪鑫, 吕德程
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021304
摘要(21) HTML全文(6) PDF(3)
摘要:
针对雷达跟踪低空目标受地理环境影响的仰角估计误差问题,提出了一种基于双向抛物方程(two-way parabolic equation, 2WPE)模型的低角跟踪误差分析方法。采用2WPE建立综合考虑复杂地理条件和雷达参数影响的多径效应模型,分析电波与环境的相互作用机理,计算获得环境传播因子,将其引入传统测角模型,使之具备复杂地理环境下的确定性仿真分析能力。仿真计算了平滑海面、起伏地形等典型环境下的低角跟踪误差,结果表明:雷达发射波束宽度、雷达信号频率及雷达站周围的地理环境都对仰角估计误差有着较大影响。本文提出的方法原理简单、易于实现,在雷达低角跟踪及其抗多径干扰领域具有广阔的应用前景。
太赫兹光谱成像龋齿检测
才家华, 周江平, 王倩倩, 光梦凯, 金洁琪, 杨玉平, 吴晓君
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021348
摘要(21) HTML全文(6) PDF(0)
摘要:
龋齿是一种广泛存在的慢性传染病,如果不及时采取治疗措施,可能会引发一系列口腔和人体健康问题,因此龋齿的早期筛查和治疗后的恢复跟踪诊疗非常重要. 太赫兹电磁波对牙齿拥有较强的穿透性和非电离辐射,使其成为未来龋齿早筛的重要潜在手段之一. 本文使用太赫兹时域光谱成像分析仪对含有龋病的牙齿切片进行了二维太赫兹脉冲透射扫描成像. 实验结果表明:由于牙齿中不同组织对太赫兹脉冲的响应不同,该技术可有效对牙釉质、牙本质和牙釉质龋进行区分和检测;采用频域成像分析,也可对牙本质龋进行检测. 太赫兹谱学成像技术可为龋齿早期筛查提供一种无电离辐射、非接触、高可靠性的新手段.
一次伴随雷达异常地物回波的超视距探测成因分析与数值模拟研究
胡昊, 丁菊丽, 张羽, 赵小峰, 葛晶晶, 梁志超
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021219
摘要(62) HTML全文(22) PDF(8)
摘要:
大气波导对电磁波的陷获作用可以通过雷达超视距探测和异常地物回波等现象被直观感知和捕获. 文中基于欧洲中期数值预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF) ERA5再分析资料、葵花卫星云图和WRF4.2模式,对福建中南部及粤东沿海天气雷达探测到的一次伴随异常地物回波的超视距探测现象开展成因分析和数值模拟研究. 研究结果表明:此次大范围异常地物回波的出现与台湾海峡持续存在的显著大气波导过程有关. 台湾海峡受高空槽后下沉运动与低空暖脊共同影响,存在逆温层结与强烈的湿度随高度锐减层,有利于大气波导形成;模拟时段中后期,台湾海峡几乎被顶高200~600 m的表面波导全覆盖,且波导强度持续增强,最终整体强度达到40 M 单位以上. 进一步利用WRF模式模拟预报的气象雷达传播路径上非均匀大气波导廓线,输入电磁波传播模型,结果与雷达实测回波的主体结构吻合,证实了利用中尺度模式开展大气波导预报与传播应用的良好前景.
从S波段到毫米波段的可重构功分器设计研究
高伟男, 耿军平, 周晗, 陈念, 王堃, 任超凡, 苏达, 贺冲, 梁仙灵, 金荣洪
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021049
摘要(46) HTML全文(20) PDF(10)
摘要:
为满足毫米波可重构通信系统需要,文中设计了毫米波可重构威尔金森功分器. 首先在S波段设计了基于PIN二极管的可重构功分器电路和原型,然后在此基础上把原理外推到K/Ka频段,通过参数提取方法重点研究PIN二极管寄生参数的影响及其最佳匹配方式,最后设计了K/Ka频段的可重构功分器原型,并进行了仿真和测试. 实测结果表明,K/Ka频段可重构功分器在工作带宽内,双路导通模式下端口1到传输端口(端口2和端口3)的插入损耗小于4.92 dB,传输端口之间的隔离度大于15.8 dB;单路导通模式下插入损耗小于1.65 dB,端口1和隔离端口之间的隔离度大于22.4 dB,实测结果与仿真结果基本一致. 使用场路联合仿真的方法基于PIN二极管设计可重构功分器,在K/Ka频段考虑寄生参数的影响,设计的可重构功分器模型准确、结构简单,适合可重构系统应用.
随钻电磁波在矿产识别中的应用分析
李富凯, 陈健, 姬勇力, 杨志强, 范业活
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021093
摘要(127) HTML全文(24) PDF(2)
摘要:
相比泥浆脉冲传输而言,随钻电磁波传输方式具有不依赖钻井泥浆介质循环、信息传输快等优点,此外,电磁波对于地层电阻率反映灵敏度高,便于及时发现矿产目的层. 正是基于上述特点,近年来随钻电磁波传输系统越来越广泛地应用于石油、天然气和煤层气(煤矿)等矿产资源的开发. 文中采用不同于以往的随钻电磁波传输分析方法,即根据电磁波在地层中传播规律和极低频电磁波(extremely low frequency electromagnetic wave, ELF-EM)的近场辐射特性,采用等效电路法对随钻电磁波在地层信道中的传输进行分析. 此外,根据等效电路分析结果,利用地面接收电磁波信号幅度包络瞬时变化率大小来作为判断地层电阻率特性的条件. 山西沁水煤层探测案例实际结果验证了提出的方法在煤炭等矿产资源探测方面具有明显时效性,进一步证明了随钻电磁波信息传输系统可以同时兼作一种有效的实时测井系统.
抛锚状态下的船载地波雷达目标自适应检测方法
公维春, 纪永刚, 黎明, 王祎鸣, 张杰
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021202
摘要(134) HTML全文(42) PDF(3)
摘要:
船载地波雷达可利用船载平台机动灵活的特点,扩展地波雷达探测范围,但也会由于平台的运动,影响目标探测性能. 针对船载平台抛锚运动引起艏向变化和目标回波展宽范围不规则导致目标检测性能下降的问题,提出了一种适用于平台抛锚状态时的船载地波雷达目标自适应检测方法. 首先,从平台抛锚时船载地波雷达的目标回波特性和检测背景统计特性两个方面来分析目标检测中的难题. 然后,基于理论仿真与实测数据的分析结果,提出目标自适应检测方法. 该方法先通过前端数据的预处理消除艏向变化带来的影响,再将处理结果进行检测背景的自适应选取并作统计特性转化处理,经过恒虚警率检测后得到检测结果. 最后,利用实测数据对本文提出的方法进行验证. 结果表明:本文提出的船载地波雷达目标自适应检测方法能够有效解决船载平台抛锚时的目标检测难题,可显著提高抛锚状态下船载地波雷达的目标探测能力.
某型电台的HEMP辐照效应试验及电磁损伤评估方法研究
卢治钢, 陈岳承, 刘树中, 崔燕舞, 王涛
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021071
摘要(73) HTML全文(51) PDF(6)
摘要:
为检验电台类装备在高空核爆电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse, HEMP)环境下的生存能力,降低系统电磁脉冲易损性评估中的不确定度,设计了系统级HEMP辐照试验方案及易损性试验评估流程,建立了基于故障树模型的电台电磁损伤评估算法. 以欧讯SG-7200型超短波电台的电磁易损性评估为例,应用电磁损伤评估算法开展威胁级辐照试验. 试验结果表明:电台在50 kV/m的辐照试验中发生跳频现象,通讯故障;在故障树模型中,根据多次试验数据得到该型电台在50 kV/m的威胁级辐照试验中系统失效概率为78.83%.
基于原子范数最小化的单比特稀疏双极子阵列的波达角估计
程智勇, 陈胜垚, 吴文, 刘中
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2022022
摘要(24) HTML全文(5) PDF(5)
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;并且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。
基于深度迭代网络的穿墙雷达成像方法
王玉皞, 张玥, 周辉林, 刘且根, 蔡琦
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021325
摘要(12) HTML全文(7) PDF(0)
摘要:
联合墙杂波去除及图像重建迭代求解方法为当前较前沿的穿墙雷达成像(through-the-wall radar imaging, TWRI)算法,能够同时滤除墙体杂波和重构目标图像,但仍存在收敛速度慢、人工干预过多以及对初值的选取敏感等问题,难以快速精确地进行目标成像. 针对上述问题,本文提出一种联合低秩与稀疏分解驱动的可学习深度迭代网络的TWRI方法. 该方法利用穿墙雷达场景下墙体杂波的低秩特性以及待重建目标图像的稀疏特性,首先将问题建模为联合低秩与稀疏分解的正则化优化问题,然后采用变分框架和轮换策略将优化问题转化成两个准线性优化子问题并推导其更新公式,最后将上述迭代更新公式映射到网络结构中,展开成深度迭代网络模型并采用端到端学习策略,形成融合物理模型的可学习深度迭代网络框架. 仿真结果表明该方法能够有效去除墙体杂波,相对于其他方法显著提高了目标成像精度和速度.
一种抑制多径影响的全向高增益天线
傅强之, 赵云
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021281
摘要(23) HTML全文(6) PDF(4)
摘要:
为抑制机载异形地板多径效应对天线方向图的影响,本文提出了一种抑制多径影响的全向高增益垂直极化天线. 该天线由四个对称分布的蝶形偶极子单元构成,阵子臂采用渐变结构来展宽带宽. 蝶形电偶极子依次布置于微带地板走线两侧,可优化水平面方向图不圆度. 设置四个垂直分布的蝶形电偶极子的馈电相位来降低天线方向图的打地电平,进而抑制地板多径效应的影响. 通过理论分析及电磁仿真计算,确定了天线的最优结构以及单元馈电相位差,并进行了实物加工和测量. 实测结果表明,在约束尺寸下四单元相位差为25°时能够有效抑制由Y轴长地板引起的多径零深,实测与仿真结果吻合较好. 该天线的提出为安装于异形地板上的高增益天线阵提供了一种抑制多径影响的方案.
一种基于不连续伽辽金方法求解多区域目标散射问题的优化预处理器
张慧雯, 黄晓伟, 吴比翼, 盛新庆
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021065
摘要(139) HTML全文(32) PDF(18)
摘要:
在电磁散射问题中,由均匀介质和金属组合而成的多区域结构目标在天线仿真、雷达成像等工程问题中有着广泛应用. 文中研究了不连续伽辽金(discontinuous Galerkin, DG)方法对这类多区域目标进行高效的面积分(surface integral equation, SIE)矩量法计算技术,提出了一种优化的距离稀疏预处理器(optimized distance sparse preconditioner, O-DSP),根据阻抗矩阵中不同积分算子随距离变化的不同特性来个性化选择预处理矩阵的矩阵元素,进一步增加了预处理矩阵的稀疏性. 数值计算表明,相比之前的距离稀疏预处理方法,优化的预处理矩阵非零元素仅为以前的一半,但具有相同加速迭代效果.
基于多站观测的短波电离层信道一致性与相参性研究
刘桐辛, 周晨, 杨国斌, 姜春华, 赵正予, 张宏
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021127
摘要(121) HTML全文(66) PDF(13)
摘要:
对分布式短波雷达系统与短波时差定位而言,短波电离层信道特性参数的一致性与相参性是需要重点考虑的因素. 本文利用自主设备在武汉、道孚、乐山三处初步开展了同步组网的多站短波电离层信道斜向探测实验. 结果表明,太阳地磁活动平静期间,武汉-道孚、武汉-乐山两条相近链路信道群距离日变化、群距离展宽、多普勒频移、多普勒展宽等相关特性的统计特征基本相同,道孚、乐山接收到的武汉所发信号经电离层传播后仍可得到明显的相关峰,并同时具有线性相位变化规律和稳定的相位差. 研究表明,在相距不远的范围上,临近的短波电离层信道可以有着较好的参数一致性和相参性.
一种小型化的高隔离度UWB-MIMO天线
高明明, 宋杨, 南敬昌, 李春晨
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021129
摘要(249) HTML全文(93) PDF(26)
摘要:
提出了一种紧凑、高性能、形状新颖的具有高隔离度的超宽带多输入多输出(ultra-wideband multiple-input multiple-output, UWB-MIMO)天线. 天线由两个圆形辐射元件组成,享有共同的类F接地平面,尺寸为30 mm×18 mm. 在天线的接地平面中引入类F形短截线,在MIMO天线元件之间产生高度隔离. 所设计的UWB-MIMO天线具有极低耦合(S21<−22 dB)、低包络相关系数 (ECC<0.003)、高分集增益 (DG>9.98 dB),适用于便携式通信设备.
曲靖非相干散射雷达电离层E-F谷区电子密度日间变化特征初步分析
丁宗华, 代连东, 杨嵩, 苗建苏, 吴健
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021091
摘要(228) HTML全文(74) PDF(14)
摘要:
电离层E-F谷区是电离层探测和研究的薄弱环节之一. 文中利用曲靖非相干散射雷达日间120~200 km的电子密度观测数据,初步分析了曲靖地区电离层E-F谷区的变化特征. 发现E-F谷区结构依赖于地方时与季节,相对于正午存在对称性,同时表现为两种形态:一种在120~160 km存在明显谷区结构,谷底位于134~144 km;另一种的谷区很宽,谷底位于约130 m,在120~150 km电子密度随高度缓慢变化,160 km以上电子密度快速单调增加. 一次耀斑爆发后129 km以下电子密度迅速增加,D层电子密度突然增强,而134 km以上变化不明显,可能与X射线增强有关. 一次磁暴期间 139~158 km电子密度变化不明显,177~196 km的电子密度出现了增强现象,可能与氧原子含量增加有关.
一种宽带双极化共享折合臂天线设计
任晓飞, 王琼, 贺双
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021280
摘要(32) HTML全文(9) PDF(3)
摘要:
针对L、S波段双极化信号宽带监测,提出了一种宽带双极化共享折合臂(dual-polarized shared-folded-dipole,DPSFD)天线. 天线采用宽度渐变振子臂和共享折合枝节结构,这种设计使天线的相对带宽由原来的57.8%拓宽到85.7%,并改善了天线高频段方向图分裂的问题. 理论和实验测试表明:天线在1.6~4 GHz频带范围内,电压驻波比小于2,典型增益为8.3 dBi,天线尺寸仅为最低工作频率对应的波长的28%. 新设计的天线可应用于通信信号宽带双极化监测系统中.
基于能量检测与Sevcik分形维数的协作频谱感知算法
彭艺, 朱桢以, 魏翔, 谢钊萍
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021313
摘要(22) HTML全文(8) PDF(0)
摘要:
在认知无线网络中,针对单节点频谱感知易受到噪声不确定性的影响,传统的能量检测法在高噪声功率场景中检测性能较差等问题,根据Sevcik分形维数(Sevcik fractal dimension, SFD)对噪声不敏感、能够区分信号与噪声波形的特点,提出一种将自适应门限的能量检测法与SFD相结合的协作频谱感知方法.通过能量检测法对接收信号进行检测判决,然后由SFD对判定为主用户不存在的信号进行复检,并将所有检测结果进行K秩融合,根据融合结果得出最终判决. 仿真结果表明,本文提出的频谱感知方法对噪声不敏感,在低信噪比下的检测性能得到显著提高.
改进的蒸发波导RSHMU模型及预测性能分析
张利军, 李建儒, 王红光, 韩杰, 张超, 张守宝
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021243
摘要(92) HTML全文(36) PDF(8)
摘要:
针对稳定条件下蒸发波导RSHMU模型过于敏感不便使用的问题,引入BH91关系式、CB05关系式和SHEBA07关系式给出了相关的改进方法,并对不同风速以及不同相对湿度的敏感性进行了分析. 结果发现引入稳定条件下的剖面稳定度函数对蒸发波导高度诊断的敏感性改善不大. 进一步地,借鉴Paulus给出的订正方法,给出了P-RSHMU蒸发波导模型改进预测方法,有效解决了已有模型稳定条件下的不合理诊断结果. 与渤海梯度塔实测数据对比分析表明:稳定条件下P-RSHMU蒸发波导模型预测蒸发波导高度的平均误差为−1.02 m,均方根误差为1.49 m,显著优于已有RSHMU模型.
粗糙海面建模及其在蒸发波导传播中的应用研究
郭相明, 张玉生, 张辉, 康士峰
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021215
摘要(126) HTML全文(72) PDF(19)
摘要:
海上蒸发波导微波超视距电波传播对舰载雷达的运行具有重要的影响. 本文基于粗糙海面电波散射特征和海面高度分布概率密度函数,提出了一种考虑海面遮蔽影响的海上电波传播计算方法,并与两种不包含遮蔽影响的粗糙海面建模的计算结果进行了模拟和试验对比. 计算结果为:1)随着计算频率和风速的增大,不同粗糙海面处理方法的计算结果差异增大,对应位置的路径损耗差异可达10 dB;2)基于试验数据的对比初步显示采用考虑遮蔽影响改进的抛物方程模型预测的路径损耗精度相对较高,粗糙海面对电波的遮蔽效应是蒸发波导传播损耗计算中的一个重要因素;3)试验结果为不稳定大气时采用NPS蒸发波导模型、稳定大气时采用PJ蒸发波导模型预测大气折射率剖面,所预测的路径损耗要优于采用单一蒸发波导模型的结果. 本文所得结果对海上电波传播计算和大气波导的反演等具有参考价值.
协作式磁感应通信的线圈阵列优化设计
王一鸣, 谢旭
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021022
摘要(164) HTML全文(71) PDF(8)
摘要:
磁感应通信是一种新兴的水下无线通信技术,但传统方式的磁感应通信系统路径损耗高、传输距离有限. 本文针对空心圆环线圈的点对点式与协作式的磁感应通信模型进行了理论分析,并提出了协作式通信模型中线圈摆放角度的优化设计方法以最大程度地提高通信距离,同时针对实际水下应用环境提出一种校正机制以动态消除水流影响. 研究结果表明:对于一般协作式,当间隔角度$\left| \theta \right| \geqslant {38.53 {\text{°}} }$时,发射线圈T2对接收线圈R1磁通量的增加低于20%;改进T2R1的摆放角度可以提高接收机处磁通量相对增长率,最大可比一般协作式分别高出20.30%、12.66%,且改进T2摆放角度的方法对提高整体通信能力更有效;当接收机最小灵敏度为0.1 nT时,在相同发射功率下,改进T2摆放角度的协作式磁感应通信(线圈间隔100 m)的传输距离比点对点式高出9.96%.
海上微波超视距传播试验研究
刘成国, 熊得安, 段开源, 胡文韬, 曹立锋, 黄立峰, 郭相明, 王红光
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021253
摘要(92) HTML全文(46) PDF(14)
摘要:
跨海微波超视距远距离传播深受探测和通信领域的重视,其机制分析和规律观测有重要意义. 本文对跨海微波超视距远距离传播的机制和有关原理进行了分析,对2019-09开展的C波段和X波段微波昼间跨海面超视距远距离传播试验进行了研究;利用试验测试记录和期间的气象站风观测数据,对试验期间观测到的C波段不同距离线路和X波段50 km线路上白昼的传播规律和机制做了总结分析. 本文结论可供对流层微波超视距远距离传播(大气波导传播和散射传播)研究或应用的系统设计、数据分析和机制研究等参考使用,特别是跨海的试验测试可以直接运用.
海上超短波超视距对流层散射信道模型研究
张洋, 毛忠阳, 刘锡国, 赵志勇, 张嵩
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021221
摘要(151) HTML全文(57) PDF(19)
摘要:
传统的海上超短波电台与岸上联络主要采用的是视距方式,其性能受到极大限制,具备超视距能力的超短波通信受到广泛关注. 文中对影响目前海上超视距通信的超短波信道展开研究,并针对对流层散射传输是海上超视距通信主要模式,以及散射通信引起的多径、多普勒和损耗问题,提出运用Clarke和Jakes两种不同的模型来模拟对流层散射信道,给出超视距散射通信信道特性,并仿真了QPSK调制方式在散射信道下的误码率,得出了与理论Rayleigh衰落信道相近的误码结论,其可为后续延展分析超短波超视距通信提供重要借鉴.
基于稀疏迭代的非连续谱高频雷达信号处理方法
潘孟冠, 刘鹏, 刘升恒, 陈伯孝
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021032
摘要(160) HTML全文(53) PDF(12)
摘要:
在拥挤频谱环境中,雷达系统在多个非连续频段发射信号并在接收端进行综合相干处理,是一种获得等效大带宽的方式. 本文专门就非连续谱调频连续波(discontinuous spectrum-frequency modulated continuous wave, DS-FMCW)及其在高频雷达中的应用展开研究. 首先提出采样点平移方法,建立DS-FMCW快时间维的非均匀采样序列谱估计模型;随后,进一步建立DS-FMCW距离-多普勒二维谱估计模型,提出解决距离徙动的方案;最后为解决距离高旁瓣问题,基于一种适用于单次快拍的迭代式稀疏重构算法提出DS-FMCW的距离与距离-多普勒谱估计方法,并提出相应的快速谱求解方法. 仿真试验表明:所提DS-FMCW距离-多普勒处理方案能有效补偿距离徙动;当频带利用率大于20%时,所提谱估计方法能够稳定地分辨距离维间隔为雷达固有距离分辨率的1/3的两个目标,且距离估计精度优于经典最小二乘算法以及正交匹配追踪算法;所提快速算法单次迭代运算量低,适用于实时系统.
超视距低空电波传播模式研究分析
张宁, 周亮, 王玲玲
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021250
摘要(76) HTML全文(36) PDF(15)
摘要:
文中提出了一种电波传播模式分析方法. 通过对PJ (Paulus-Jeske)波导进行参数估计,实现蒸发波导的完备性建模;采用抛物方程法分析气象环境中的二维电波传播路径损耗分布,利用最大值池化降低数据量,并采用自适应聚类分析实现电波传播模式分析,进而建立海杂波衰减规律与电波传播模式之间的映射,统计条件概率. 结果表明,蒸发波导环境下海杂波衰减与电波传播模式之间具有相关性,分析结果能够展示蒸发波导中的电波传播模式,并且能够为海杂波反演大气波导提供先验条件概率分析.
VHF雷达回波距离拓展特性频率依赖关系研究
李统乐, 李海英, 徐彬, 张雅彬, 刘瑶
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021056
摘要(195) HTML全文(52) PDF(15)
摘要:
针对相干散射雷达探测中受方向敏感性的影响产生距离拓展的现象,研究了在不规则体尺度参数影响下回波距离拓展特性与雷达频率之间的依赖关系. 基于相干散射雷达回波方程,对回波展宽随不规则体尺度变化进行了计算,开展了雷达工作频率与距离拓展特性依赖关系的仿真,得到了雷达工作频率-展宽宽度拟合斜率随不规则体尺度变化规律. 结果表明,回波展宽宽度与雷达频率之间为线性相关,拟合斜率与不规则体纵向尺度之间存在一一对应的关系,通过线性回归计算的斜率可以用于反推不规则体的纵向尺度参数. 由于斜率计算无需获取绝对的雷达天线增益、馈线损耗和发射功率等参数,因此可为未标定的 VHF雷达提供一种新的不规则体尺度探测方法,这对开发新的不规则体探测技术具有重要意义.
射频接收机非线性对分集与复用影响分析
刘锡国, 刘敏, 赵志勇, 刘传辉, 张磊
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021037
摘要(197) HTML全文(72) PDF(9)
摘要:
分别从分单输入单输出系统(single-input single-output, SISO)与多输入多输出系统(multiple-input multiple-output, MIMO)研究了多天线系统中射频接收机非线性对通信系统性能的影响规律,发现原有对非线性分集与复用折中的定义不再适用于考虑射频接收机非线性情况,并给出了适用于考虑射频接收机非线性情况的新定义. 通过复合信道建模推导了非理想情况下分集增益的定义和中断概率表达式,仿真了考虑射频接收机非线性时多天线系统分集增益与复用增益关系曲线,得出了考虑分集与复用折中时目标速率的增长规律. 理论和仿真表明,传统的分集增益和复用增益的定义并不适用于考虑接收机非线性的实际情况,SISO系统中射频接收机非线性对分集与复用的折中影响与理想情况一样,MIMO系统中需要对原有的分集增益和复用增益进行修正才能得到分集与复用的最优折中.
一种K频段宽带双极化滤波喇叭天线设计
方超, 梁仙灵, 刘一帆, 耿军平, 金荣洪, 汪伟
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021031
摘要(193) HTML全文(28) PDF(26)
摘要:
文中设计了一种K频段宽带双极化滤波喇叭天线,该天线采用阶梯型喇叭代替传统喇叭提升了天线效率,并通过在馈电波导冗余空间中引入一种T/Π型滤波结构,提升了天线带外的抗干扰能力. 仿真和实验结果表明,该双极化天线的−10 dB阻抗带宽超过5 GHz,覆盖了K/Ka频段卫星的下行频段,天线效率超过58%,并在其上行频段实现了超过33.1 dB的带外抑制,该天线可作为单元用于K/Ka频段卫星下行频段的大型阵列天线设计.
基于IRI电离层模型的低频天波信号特性分析
赵珍珠, 刘江凡, 蒲玉蓉, 张金生, 席晓莉
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021269
摘要(46) HTML全文(10) PDF(3)
摘要:
研究电离层对低频天波信号的影响对其在远程导航授时中的应用具有重要意义. 文中结合IRI电子密度模型和NRLMSISE-00大气模型,采用分层半空间中平面波传播的准一维双线性变换时域有限差分方法,计算了低频天波经电离层的反射信号,分析了反射信号幅度、时延、多径随入射角度、一天中的时间及季节的变化. 仿真结果表明:对于TE波,随着入射角度的增大,反射系数幅度先减小后增大;一天中经电离层反射的罗兰C低频天波信号幅度相差最大可达32.22 dB,时延差可达69.03 ${\text{μ s}}$;经电离层反射的罗兰C低频天波信号一般包含一个完整的罗兰信号,在昼夜过渡时会出现两个信号.
一种基于LSTM与IRI模型的电离层层析TEC组合预测方法
尹萍, 闫晓鹏, 宁泽浩
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021271
摘要(52) HTML全文(14) PDF(7)
摘要:
电离层总电子含量(total electron content, TEC)作为评估无线电波穿过电离层时产生误差的主要物理量,对其准确的估算以及预测具有重要的研究意义. 本文结合电离层层析算法反演重构的TEC数据,分别采用国际参考电离层(international reference ionosphere, IRI)梯度法、长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络以及本文最新提出的一种基于LSTM与IRI模型的组合预测模型实现了对欧洲上空平静态电离层的TEC预测. 实验结果表明,IRI梯度法提前1 h能够产生理想的预测结果,提前2 h与3 h的预测精度明显下降. LSTM模型在提前2天的预测结果表现良好,但随着迭代预测时长的增加预测结果中出现较多异常值. 统计误差显示,本文所提出的组合预测模型相比于IRI梯度法预测性能更为稳定,对单一LSTM模型修正效果明显,消除了预测结果中大部分异常值,有效提高了单一模型的预测精度. 组合预测模型与实际层析TEC之间的预测均方根误差 (root mean squared error, RMSE)为1.10 TECu,与欧洲定轨中心提供的TEC预测RMSE为1.70 TECu.
Ka频段宽带圆极化微带天线
李小刚, 金荣洪, 梁仙灵, 金泽阳, 李建平, 贺冲, 陈靖峰
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021312
摘要(68) HTML全文(22) PDF(19)
摘要:
面向Ka频段高通量卫星对天线的需求,设计了一种Ka频段宽带圆极化微带天线. 天线单元主要由圆形辐射贴片和缝隙耦合馈电结构组成,通过两个类T形缝隙结合实现宽带圆极化. 天线仅有三层金属层,结构简单. 仿真结果显示,天线单元的相对阻抗带宽为31.5%(25.1~34.5 GHz),相对3 dB轴比带宽为20.3%(26.5~32.5 GHz). 由于单元尺寸较小,不便于对其性能进行验证,因此利用该天线单元组成2×2天线阵列,并进行加工测试. 仿真与试验结果表明,天线阵列阻抗带宽以及3 dB轴比带宽可以覆盖25.6~33.1 GHz频率范围,实测结果与仿真结果一致性良好.
区域蒸发波导及微波路径损耗预报与验证
王淑文, 杨坤德, 杨帆, 史阳, 胡大卫
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021247
摘要(644) HTML全文(47) PDF(44)
摘要:
蒸发波导对近海面电磁波传播有重要影响,区域蒸发波导及微波路径损耗预报对评估海上雷达、通信、侦察等电磁系统的性能至关重要. 本文基于美国国家环境预报中心的GFS预报产品和NAVSLaM蒸发波导预测模型,对我国南海海域进行了大面积蒸发波导预报,利用欧洲中期天气预报中心发布的ERA5再分析数据进行了对比,并结合电磁波传播抛物方程模型开展了微波在蒸发波导信道中的路径损耗预报;然后利用在南海北部的路径损耗测试链路,对预报结果的准确性及时效性进行了验证. 再分析数据对比及海上试验验证结果表明,基于GFS数据开展的蒸发波导层中路径损耗预报,除个别异常点外,预报的路径损耗与实测值趋势相同,在前24 h结果与实测值较为吻合,误差在5~10 dB,可以用于大面积蒸发波导层中路径损耗的预报. 另外,试验发现,降雨会导致预报结果与实测数据有很大的误差,在进行电磁波传播计算时,应充分考虑雨衰、海面粗糙等海洋环境.
蒸发波导超视距信道建模及容量估计
冯菊, 曹熙, 廖成
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021214
摘要(210) HTML全文(47) PDF(13)
摘要:
为衡量海上蒸发波导环境下的超视距通信系统性能,提出了一种超视距信道建模方法及容量估计方案. 基于蒸发波导折射率模型和抛物方程(parabolic equation, PE)模型研究电波沿海面蒸发波导信道传播的大尺度衰落特性,结合统计性模型研究其小尺度衰落特性,形成基于电磁仿真和统计规律的混合蒸发波导信道模型,并由此推导出系统信道容量的估算方案. 对实际海面传播环境进行电磁建模,计算了蒸发波导环境中的路径损耗分布和多天线系统的信道容量,量化了使用多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)技术带来的超视距传播性能提升. 仿真结果表明,在蒸发波导环境中采用MIMO技术能够有效地提升信道容量,实现较好的超视距传播效果. 本文结果对海上超视距通信系统的应用及性能评估具有重要意义.
基于里德堡原子的无线电技术
付云起, 林沂, 武博, 安强, 刘燚
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021051
摘要(321) HTML全文(143) PDF(90)
摘要:
里德堡原子是一种处于高能态的原子,拥有较大的跃迁偶极矩. 利用原子的电磁感应透明和Autler-Townes分裂效应可实现微波频段电磁场的测量和接收. 近年来,基于里德堡原子的无线电技术在通信、雷达等电子信息技术领域崭露头角,基于里德堡原子的无线电接收机实现了对调幅信号、调频信号的解调;同时,具备对脉冲信号及微波场相位信息的测量能力. 文中主要综述基于里德堡原子的无线电技术研究,详细介绍了里德堡原子接收机的基本原理与研究进展,并简单讨论了其未来发展方向.
钝头锥目标对太赫兹波背景辐射的反射特性研究
李海英, 郭兴, 林乐科, 李清亮, 吴家骥, 吴振森, 屈檀
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021033
摘要(198) HTML全文(50) PDF(14)
摘要:
为克服大气衰减对太赫兹波应用距离的限制,充分发挥太赫兹波探测的优势,文中对空气稀薄的对流层顶高度上的太赫兹波辐射传输特性进行了研究,探索太赫兹波在卫星及飞行器平台的应用如被动探测技术等. 选择7.147 THz、8.839 THz与10 THz三个频率较高、吸收衰减较小的窗口频率,计算和分析不同频率和海拔高度上大气背景亮度及目标对背景辐射的反射辐射. 结果表明,在所有高度上,大气背景在向上方向上的辐射比向下方向上的辐射小,这种趋势在海拔高度高于5 km时更为明显. 对于平行与地面放置的钝头锥目标来说,在高于5 km的高度上出现反射辐射的不对称性,反射的辐射在约80°和190°时达到峰值.
一款基于极化转换超表面的双频RCS缩减Fabry-Perot天线
陈泓玮, 曹群生, 王毅
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021029
摘要(389) HTML全文(120) PDF(33)
摘要:
雷达散射截面(radar cross section, RCS)是雷达探测技术、隐身和反隐身技术中表征目标可识别特性的重要参数. 对隐身平台RCS的贡献来自平台上的天线,因此降低天线系统的RCS成为目前隐身技术中的一个关键技术课题,当前的解决方案在降低RCS的同时会影响天线的辐射性能. 本文将极化转换超表面(polarization conversion metasurfaces, PCM)和法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振腔天线有效结合,设计了一款双频带RCS缩减和增益提升天线. 结果表明,该天线在4~9 GHz和12~15 GHz两个频段的RCS最大降低了15 dBsm. 此外,Fabry-Perot天线的增益相较馈源天线提高了7 dBi. 说明提出的天线具有增益高、RCS低的特点,可为Fabry-Perot谐振腔天线的设计提供新颖的思路.
一种水平不均匀反常大气折射环境反演方法
刘成国, 周鸿锟, 胡文韬, 段开源, 程润生, 黄立峰, 郭相明, 王红光, 蔡红涛
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021268
摘要(120) HTML全文(28) PDF(13)
摘要:
针对反常传播中的水平不均匀大气折射率环境反演问题,提出了一种用于跨海微波超视距远距离电路观测场景和信息的反演方法。该方法基于原理要求的全面分析,用粒子群算法进行优化实现反演,确定了海岸-海面-海岸下垫面和近海面复合大气剖面模型,给出了粒子群算法的剖面参数粒子、搜索空间、搜索方法以及适用的适应性函数。研究结果表明,本文方法能够有效反演出水平均匀和不均匀大气环境,且反演结果具有实测剖面的特征,在研究场景中贴地波导高度的误差可低至9.4%。
低频多跳天波时延估计算法比较
穆中林, 王桥桥, 周丽丽, 胡欣悦, 何立风
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021262
摘要(174) HTML全文(50) PDF(11)
摘要:
低频天波传播时延的准确预测对其在远程导航授时中的应用潜力挖掘具有重要意义. 为了获得地-电离层波导中低频多跳天波模式的传播时延特性,同时验证典型多径时延估计算法在不同信道环境下的作用性能,文中首先采用时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)电磁计算方法对不同电离层反射情况下的距发射台400 km处地面接收的低频天地波耦合总场进行正演预测,然后分别基于快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)/快速傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform, IFFT)频谱相除、多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)和旋转不变技术信号参数估计(estimating signal parameters via rotational invariance techniques, ESPRIT)三种算法对电磁场数值预测结果进行后处理,解耦得到不同模式(地波、一跳天波、二跳天波、三跳天波及四跳天波)的时延,并在此基础上分析比较了无噪声和信噪比(signal-noise ratio, SNR)为0 dB、−5 dB以及−10 dB情况下三种算法对多跳天波的时延估计结果. 结果表明,波跳次数越高,算法的检测能力越差. 对于文中所模拟的信道条件,在弱噪声(SNR=0 dB)、电离层强反射时,FFT/IFFT算法结果精度最高,时延误差不超过400 ns;而在强噪声(SNR= −10 dB)、电离层弱反射时,ESPRIT算法稳定性最好,误差范围在5 μs以内.
微波超视距雷达组网探测范围研究
汤华涛, 察豪, 田斌, 王彬彬
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021114
摘要(260) HTML全文(40) PDF(20)
摘要:
本文研究了雷达组网时目标雷达散射截面(radar cross section, RCS)在方位角上的分布对微波超视距雷达探测范围的影响. 首先在蒸发波导条件下,利用抛物方程法推导了电磁波的传播因子,得到了电磁波场强随传播距离和高度的变化规律;然后在此基础上,结合目标RCS在高度和方位角上的分布,研究了目标的回波功率,利用改进的雷达方程得到了微波超视距雷达对目标最大探测距离的计算方法,建立了雷达网探测范围评估模型并进行了仿真. 仿真计算结果表明:在目标运动姿态未知情况下,雷达组网使雷达的探测范围增加了11.20%,在特定方向上使探测距离增加了16.67%;在目标运动姿态已知情况下,雷达组网在部分方位角上增大了最大探测距离,为微波超视距雷达的组网使用提供了理论支撑.
Ku波段新型双辐射体天线的电气特性分析
王世宇, 李丽华, 王龙飞, 付天晖, 冯士民, 王永斌
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021041
摘要(233) HTML全文(77) PDF(14)
摘要:
为满足水下航行器在复杂海况中接收来自海面高速数据对天线的需求,文中提出了一种Ku波段双辐射体天线的设计方案. 首先在半波振子天线的正交方向添加寄生辐射体,在限定天线线径比的情况下利用寄生辐射体改善天线在复杂海况中的全向性,通过计算天线的寄生辐射体之间的间距衔接天线不同辐射体之间的电流分布;然后对天线振子上的电流分布进行近似推导,得到新型双辐射体天线的具体结构参数;最后通过电磁仿真计算,得出天线的电气特性,并进行实物测量和对比. 仿真和测量结果表明,新型双辐射体天线在复杂海况造成的全部运动姿态中,水下反射系数小于0.45,水下增益高于−40 dBi,在所处水平面之上呈现全向性,实测结果与仿真结果具有较好的一致性. 该天线具有线径比大、全向、水下增益较高的特点,性能受不同运动姿态的影响较小,为水下航行器的高频拖曳天线提供了一种新颖的天线结构.
基于WRF模式预报的微波湍流特性研究
赵慧, 张守宝, 王红光, 刘萱, 林乐科, 张银辉, 蔡文炳
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021034
摘要(112) HTML全文(59) PDF(11)
摘要:
大气湍流对对流层内微波的传播具有重要影响,正确认识大气湍流的特性有助于提高电波传播模型预测的准确性和可靠性. 本文利用天气数值预报(weather research and forecasting,WRF)模式预测气象要素,计算微波波段大气折射率结构常数,研究对流层内大气湍流的时空分布特性,并探讨其与温度、相对湿度和修正大气折射率的变化关系. 研究表明:近海面微波湍流强度具有明显的日变化特征;对流层内微波湍流的垂向结构具有较为明显的分层;大气环境出现逆温减湿现象,湍流活动较强. 这些研究成果可为微波在大气环境中传播的准确预测提供理论支持.
基于电谐振器加载的5G多频段小型化准全向天线
张建军, 袁家德
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021273
摘要(57) HTML全文(23) PDF(7)
摘要:
本文提出了一种偏心馈电基于电谐振(electric-LC, ELC)结构加载的5G多频段小型化准全向天线,利用分支贴片实现了多频段. 通过缺陷地结构(defective ground structure, DGS)和梳状结构,调节天线的阻抗匹配,结合弯折结构和ELC结构,实现了良好的全向辐射特性. 测试了天线S参数、增益和方向图. 测试结果表明:|S11|≤ −10 dB的阻抗带宽分别为0.82~0.94 GHz、1.76~3.63 GHz和4.80~4.90 GHz,覆盖了移动通信2G、3G、4G、5G等频段. 本文所提出的天线具有结构紧凑、频带宽、准全向辐射等特点,适用于移动通信终端设备.
改进的近地谐波探测传播模型
李远哲, 胡卫东, 范红旗, 杜小勇
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021282
摘要(75) HTML全文(18) PDF(3)
摘要:
对工作于近地条件的谐波探测系统,自由空间假设下导出的谐波雷达方程已经不足以预测和解释观测过程中的诸多现象,故本文基于目标特性和环境因素研究了这类系统的修正传播模型。一是引入目标谐波特性修正,使得接收谐波随距离的衰减率更加符合实际测量;二是引入基波和谐波的多径效应分析,使得模型具备预测和解释近地观测的接收功率振荡现象。此外进行仿真分析并搭设了测量系统,设计了室内近程和室外长程的实测实验,验证了传播模型所预测的探测盲区现象,并提出了对其加以缓解和利用的思路构想,对近地谐波探测系统设计和性能评估具有积极意义.
相对运动等离子体平板与电磁波相互作用研究
满良, 邓浩川, 薄勇, 肖志河, 杨利霞
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2022003
摘要(51) HTML全文(22) PDF(6)
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.
一种基于正交向量的极化相关衰减效应消除方法
罗章凯, 裴忠民, 熊伟, 王新敏
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021036
摘要(139) HTML全文(23) PDF(6)
摘要:
针对双极化通信场景下正交极化信号串扰导致的解调性能恶化问题,提出了一种基于正交向量的极化相关衰减效应消除方法. 该方法通过对发送信号进行设计,利用一组正交向量分别在发射端和接收端对极化信号进行处理,达到消除极化间串扰的目的,同时在发送端利用估计的信道参数处理发送信号,进一步消除非理想信道影响. 在不改变噪声功率的基础上,实现正交极化信号的无串扰接收,有效提高接收端信号解调性能. 理论分析和仿真结果表明,极化状态调制信号的解调误码率逼近高斯信道下的理论值,相比于预补偿方法和迫零矩阵法有更好的误码率性能,仿真结果与理论推导具有较好的一致性. 本文方法能有效解决无线信道中正交极化信号间串扰,提高接收端信号解调性能.
双频带可重构功率放大器设计
冀常鹏, 张凯威, 南敬昌
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021207
摘要(38) HTML全文(16) PDF(5)
摘要:
为解决5G无线通信系统中频谱资源日益紧张的问题,提出了一种新颖的双频带可重构电路结构. 该结构在输出匹配上使用PIN开关控制支路的工作状态,可完成不同工作波段的切换. 首先,基于宽带滤波器理论设计了输入匹配,实现了1.5~4.5 GHz的良好匹配;然后使用LC谐振理论和π等效,将集总电路转化为分布电路,优化了电路在高频处的性能;最后,设计并制作了一种部分覆盖L、S和C波段的可重构功率放大器. 测试结果表明,在1.50~2.85 GHz时输出功率大于39.5 dBm,功率附加效率(power added efficiency,PAE)高于39.5%;在3.15~4.50 GHz输出功率大于38.1 dBm,PAE大于43.5%. 测试结果满足设计要求,验证了理论的正确性. 该结构综合了可重构和宽带技术的优点,对无线通信系统未来的发展有着重要的意义.
平衡式并发双波段功率放大器的设计与实现
南敬昌, 李政, 卢永, 王姝婷
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.20211227
摘要(48) HTML全文(18) PDF(1)
摘要:
并发式双波段功率放大器一直是5G通信技术研究的热点之一. 当双频激励信号同时出现时,传统的双波段功放会由于双频信号所产生的调制效应导致阻抗匹配恶化,甚至出现失配的情况. 针对以上问题,文中提出的功放利用平衡结构,优化其匹配特性,将阻抗失配所产生的反射分量通过双频耦合器消除,从而很大程度上改善调制效应所导致的失配问题,改善输出、输入端口的驻波情况,提升功放的性能以及稳定性,基于上述方法设计了一款能够同时在GSM900和TD-LTE频段工作的功率放大器. 在本文首先基于π型阻抗变换结构,设计了一款并发双波段3 dB定向耦合器,此外为避免出现双频阻抗变换器计算繁琐和空间布局困难的情况,在支路放大电路采用π型和T型结合的双频阻抗变换器,经过理论推导和仿真,可实现任意频率的两个不同阻抗变换,最终实现了工作在GSM900和TD-LTE频段的平衡式并发双波段功率放大器. 本设计基于ADS仿真平台,选用GaN晶体管CGH40010F进行设计仿真,并以Rogers4350b板材制作实物. 实测结果显示,在900 MHz和2.6 GHz两个频段上匹配良好,与传统并发双波段功放相比较,本文提出的功放结构能够显著优化匹配性能,驻波系数有明显降低,饱和输出功率为44.6 dBm和43.3 dBm,相比于单管功放的饱和输出功率提升了一倍,两个工作频段上功率附加效率(power added efficiency, PAE)分别为62%和64%,实测与仿真差距较小,具有较好的一致性. 通过分析与测试,该功放结构能够很好地适应无线通信系统的发展需求.
一种适用于波束扫描的宽带低剖面介质谐振器天线
崔伦雪, 范鑫, 余洋, 杨汶汶, 陈建新
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021239
摘要(98) HTML全文(51)
摘要:
近年来,为解决传统介质谐振器天线(dielectric resonator antenna, DRA)体积庞大等问题,新颖的低剖面DRA如介质贴片天线和平面介质天线被提出并迅速成为研究热点. 然而,现有的低剖面DRA设计要么平面尺寸较大(>0.5 λ0 × 0.5 λ0),要么带宽较窄(<10%),限制了它们的实际应用. 文中提出了一种具有小型化平面尺寸的宽带低剖面DRA. 本天线采用介质贴片设计,顶部为高介电常数的介质贴片,中间为低介电常数的介质基板,底部为缝隙馈电结构. 缝隙馈电结构可激励起介质贴片谐振器的基模TE111和高次模TE131两种工作模式,这两种模式的场分布在贴片边缘部分存在基模场强较弱而高次模场强较强的显著区别. 本设计巧妙地利用了该区域的模式场强区别,通过略微增加贴片边缘部分高度来显著影响高次模谐振频率而轻微影响基模谐振频率,从而将高次模TE131的谐振频率迅速下拉并与基模TE111的谐振频率靠近合并,在不增大介质贴片平面尺寸的前提条件下获得宽带工作效果. 本天线的三维尺寸为0.35 λ0 × 0.35 λ0 × 0.08 λ0 (λ0为中心频率处的空气中波长),线极化实物案例测试结果表明该天线具有18.5%的-10 dB阻抗带宽以及7.3 dBi的最大增益. 该天线平面尺寸小,适用于具有波束扫描功能的阵列天线设计;且提出的设计理念还可进一步拓展应用于圆极化天线设计.
带限周期函数的Fourier插值法在天线测量中的应用
付煜洲, 杨佳蔚, 王朕, 商锋
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021157
摘要(72) HTML全文(20) PDF(10)
摘要:
天线远场测量是获得其辐射特性的一种常用方法,为得到方向图的细节,测量方向图的角度间隔一般应小于待测天线半功率波束宽度的1/10,否则会导致方向图相关参数如半功率波束宽度、副瓣电平等的不准确. 针对高增益、窄波束天线的远场测量,为了得到精确测量结果,测量间隔要求非常小,导致测试时间长,测试效率低下. 文中提出了一种基于带限周期函数的Fourier插值法的高效率方向图测试方法,此方法将采样间隔增加到待测天线半功率波束宽度量级,仍然可以准确重构出角度间隔任意小的方向图,从而能够显著提高测试效率. 仿真和实测结果证明了本方法的可行性.
基于平面波斜入射的人体信道远场路径损耗建模
陈志英, 林峰, 龚赞, 杜民
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021264
摘要(144) HTML全文(44) PDF(8)
摘要:
人体信道路径损耗计算对植入式通信链路预估具有重要意义。文章利用有耗媒质的电磁场边界条件、反射和透射定理并引入切向等效波阻抗定义,推导出平面波向人体斜入射时各人体组织分界面上的入射角、透射角、反射系数、透射系数、切向等效波阻抗以及各人体组织中的电磁合成波,提出了一种基于平面波向多层有耗媒质斜入射的人体信道远场路径损耗解析模型。然后以植入在肌肉为例,计算了TM波和TE波在5个常用工业通信频率以不同角度斜入射的人体信道电磁场分布与路径损耗,结果显示,电磁波在入射面的反射是影响人体信道路径损耗的关键因素,当频率在1.4 GHz附近时总路径损耗最小,TM波性能优于TE波,且当入射角小于等于30°时,总路径损耗基本保持不变。最后采用COMSOL Multiphysics建立了有限元仿真模型验证解析模型,二者结果高度吻合,最大误差仅为0.039,有力证明了解析模型的正确性和有效性。
基于2比特结构的时间调制模块小型化设计
李子恒, 高彦昌, 陈靖峰, 贺冲, 梁仙灵, 金荣洪
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021316
摘要(66) HTML全文(11) PDF(18)
摘要:
针对时间调制阵列中调制模块的小型化问题,采用多层板结构,将模块中开关的谐振单元和偏置电路以及射频信号电路放置在不同层,并通过类同轴耦合线和缺陷地等不同的技术措施结合,解决不同射频通道之间的幅相不平衡以及谐振等问题,在实现小型化的同时兼顾了电性能. 据此设计了2比特结构的时间调制模块,该模块工作频段为14.2~16.4 GHz,尺寸为1.2λ×0.96λ@15.3 GHz,相邻状态相移为90±5°,幅度差±0.5 dB. 在载波频率为15.3 GHz、调制频率为1 MHz时可达到34 dB谐波抑制,最大信号带宽则可达200 MHz,验证了本文设计方法的有效性.
等离子体中的涡旋电磁波传播研究
郑翰, 刘默然, 周晨
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021310
摘要(108) HTML全文(41) PDF(13)
摘要:
目前对涡旋电磁波的产生方法及应用已经有很多理论及实验上的研究,但对于其传播过程的研究还非常缺乏,尤其是在电离层等离子体中的传播过程的研究. 本文建立了柱坐标系下的时域有限差分方法模型,推导了柱坐标系下的边界吸收方法,在此基础上计算了涡旋电磁波在真空及等离子体中的传播过程,同时模拟了等离子体密度在涡旋电磁波作用下的时空演化过程. 模拟的结果表明:通过阵列天线模型产生的涡旋电磁波在真空中传播时涡旋的形状不会改变;在等离子体介质中,涡旋波的传播依然遵循线性理论,当涡旋电磁波遇到截止频率的等离子体时也会有明显的反射,并产生驻波;同时,在等离子体中涡旋波依然可以保持涡旋形态;涡旋波对等离子体的线性作用使得等离子体也呈现出涡旋态,与实验中的观测相符. 以上的模拟结果能为涡旋电磁波加热电离层的实验以及未来在短波通信方面的应用提供理论支持. 本文建立的涡旋波在等离子体中的传播模型也为进一步研究涡旋波与等离子体的非线性相互作用打下了基础.
大气折射引起的卫星测控系统速度误差分析
孙方, 朱庆林, 刘琨, 王红光, 林乐科
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021240
摘要(104) HTML全文(18) PDF(12)
摘要:
由于大气各高度层介电特性的不均匀性,无线电波沿地空链路传播时会产生折射效应,为卫星的定轨测控系统引来不同程度的折射误差. 针对单频单站卫星系统的定轨方式,给出了基于多普勒频移测速原理的高精度速度误差修正算法,并与基于距离误差变化率原理的测速算法和实测数据进行了比较,验证了算法的准确性. 利用修正算法分别仿真计算了大气折射时延效应和弯曲效应导致的速度误差;基于不同频段、不同轨道高度的卫星系统参数,比较分析了对流层、电离层折射效应造成的速度误差变化特性. 分析结果可为当前地空链路的卫星测控系统提供准确的速度误差修正量参考,进而合理准确地评估大气折射对星载单频接收机测速误差的影响.
一种可选的电离层TEC区域重构方法
车磊, 欧明, 陈奇东, 蔡红涛, 甄卫民, 陈龙江, 靳睿敏
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021241
摘要(128) HTML全文(32) PDF(17)
摘要:
已知某一区域内有限个GPS台站电离层总电子含量(TEC)实测值的情况下,通过空间插值方法得到整个区域TEC预测值称为电离层TEC区域重构. 电离层TEC区域重构常采用克里金空间插值方法,该方法基于电离层TEC数据的位置关系及相关性等特征,同时满足空间加权估计的无偏性和最优性特征,因此被广泛应用. 但克里金空间插值方法拟合变异函数时,传统理论变异函数模型面临函数曲线固定、空间细节变化无法反映以及模型选取人为主观等问题. 为解决上述问题,文中提出一种可选的电离层TEC区域重构方法,从TEC数据的空间变化特征出发,采用LS-SVM拟合实验变异函数,能够更精确地刻画变异函数,反映电离层TEC空间变化趋势. 为对比验证本方法的准确性,本文选用中国陆态网地基GNSS台站三组不同时刻穿刺点VTEC值作为实测数据,同时选用普通克里金空间插值方法中的指数理论变异函数模型、球状理论变异函数模型以及最小二乘支持向量机(least squares support vector machine, LS-SVM)理论变异函数模型进行实验. 三组实验结果表明,本文提供的电离层TEC区域重构方法计算的RMSE误差分别为1.54 TECu、1.76 TECu和2.45 TECu,MAE误差分别为1.21 TECu、1.23 TECu和1.62 TECu,误差均小于其他两种理论变异函数模型,重构效果最好,为电离层TEC区域重构提供了一种可选的思路.
基于CFS-PML的高阶有限元在地质雷达数值模拟中的应用研究
韩晓冰, 郭涛, 李航, 梁冰洋, 周远国
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021258
摘要(140) HTML全文(37) PDF(4)
摘要:
为衰减地质雷达数值模拟时因截断区域厚度或者参数影响产生的倏逝波,提出了一种利用复频移完美匹配层(complex frequency shifted perfectly matched layer,CFS-PML)作为吸收边界,并结合频域高阶有限元算法(higher order finite element method,HO-FEM)求解电磁总场分量分布情况的新方法. 该方法改善了截断域介质本构张量矩阵的特性,利用矩阵频移参量$ \alpha $吸收倏逝波,提高掠射角处吸收性能. 数值实验结果表明,与传统PML相比,结合CFS-PML的HO-FEM方法精度得到明显提高,反射误差额外降低10~30 dB,节省了17%~30%的计算时间. 此外,该方法能应用于复杂地质结构模型的电磁总场计算,为地质雷达数值模拟提供了一种新的方法.
我国中纬地区卫星信号失锁现象初步研究
赵伟华, 张清和, 王成, 王勇, 邢赞扬
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021076
摘要(214) HTML全文(43) PDF(14)
摘要:
利用山东威海槎山站(122.296°E,36.866°N)地面GNSS电离层电子总含量(total electron content, TEC)与闪烁接收机2018—2019年的观测数据,初步探索了我国中纬度地区卫星信号失锁现象及其可能的成因。依据定义的卫星信号失锁判定标准,结合全球电离层TEC数据,展示了典型的信号失锁现象并进一步开展事件分析及初步统计研究。结果表明:在太阳活动低年,我国中纬地区地面接收机捕获到卫星信号失锁现象,其持续时间从1 min到10 min多不等;信号失锁前经常出现信噪比下降、闪烁强度增强等现象。结合相应区域的Madrigal TEC数据,初步推断电离层的等离子体密度或TEC在时间和空间上的较快减少可导致信号失锁。本文研究揭示了我国中纬度地区卫星信号失锁现象的特点及可能的形成原因,具有一定的科学意义和应用价值。
基于掩星观测的全球低纬地区电离层不均匀体形态分析
於晓, 王妍, 甄卫民, 刘钝, 蔡红涛
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021201
摘要(150) HTML全文(49) PDF(10)
摘要:
基于气象、电离层和气候星座观测系统(constellation observing system for meteorology, ionosphere and climate, COSMIC)掩星闪烁指数观测数据,将遮掩点的位置作为电离层不均匀体出现的位置,对比分析了电离层E区不均匀体和F区不均匀体随时间、空间、太阳活动和地磁活动的变化. 发现E区闪烁主要出现于夏季半球的中纬地区;而F区闪烁主要出现于春秋季的磁赤道和低纬地区,受到地磁场的强烈控制. 除季节因素外,太阳活动对E区闪烁的影响并不是基本的,而赤道异常和赤道附近的F区闪烁受到太阳活动的显著控制:相比太阳活动低年,高年的F区闪烁强度更大,且扩展至更高的纬度. 地磁扰动时,中低纬地区电离层E区闪烁的全球分布与地磁平静时相似,但是闪烁的强度总体上略有增加,尤其是凌晨时段(00:00—06:00LT);中低纬地区电离层F区闪烁的全球分布也与地磁平静时相似,但是闪烁强度明显增加,且扩展至更高的纬度,尤其是00:00—06:00LT及18:00—24:00LT的太平洋扇区. 两者对比表明,电离层F区闪烁对地磁活动更为敏感. 将COSMIC掩星与天基原位观测的闪烁出现率结果进行对比,发现掩星手段不仅可以反映全球尺度的电离层不均匀体变化特征,包括它随季节/经度、地方时、太阳活动和地磁纬度的变化,而且可以反映电离层不均匀体随高度的变化,这是以往的观测手段难以拥有的.
适用于ILA结构的功率放大器线性化算法
张红升, 易胜宏, 马小东, 卫中阳, 杨虹
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021191
摘要(99) HTML全文(40) PDF(4)
摘要:
针对目前基于间接学习结构(indirect learning architecture, ILA)的线性化算法对于功率放大器的非线性补偿效果较差、频谱失真改善效果不明显的缺点,提出了一种基于功率检测模块的交替迭代算法,该算法利用数据窗截取ILA结构中后失真(aft-distortion, AD)器反馈回来的数据流并通过功率检测模块计算其功率大小,筛选出功率最大的信号数据流,根据迭代次数,使得其输出在大功率信号流与随机信号流之间相互切换并送至AD模块进行训练. 预失真(pre-distortion, PD)模块和AD模块均采用记忆多项式模型. 采用峰均比为9 dB的LTE信号通过在线测试平台RF WebLab对真实GaN功放进行仿真. 仿真结果表明,新提出的算法的带外抑制效果相对于传统的顺序数据流处理算法与大功率数据流处理算法分别优化了5 dB与2.5 dB左右,其平均归一化均方误差也分别优化了1 dB与0.6 dB左右.
非对称毫米波大规模MIMO系统信道特性研究
薛鹏飞, 郭嘉琦, 赵友平
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021185
摘要(238) HTML全文(33) PDF(12)
摘要:
为了满足下一代无线通信的需求,基于最近提出的非对称毫米波大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统架构,研究了非对称毫米波大规模MIMO系统信道特性——信道非对称性. 根据非对称毫米波大规模MIMO系统架构和影响毫米波信道非对称性的主要因素,提出了刻画上下行信道非对称性的新参数——非对称因子. 同时利用实验室自行研发的射线跟踪平台对非对称毫米波信道进行仿真分析. 结果表明,基站收发天线阵列配置不同是导致信道非对称性的根本原因,复杂的传播环境使得这种非对称性更加突出,严重情况下室内场景非对称因子可达到−30 dB左右. 同时室外视距(line-of-sight, LOS)和非视距(non-line-of-sight, NLOS)场景下的非对称因子累积分布函数(cumulative distribution function, CDF)与高斯分布拟合程度较好,而NLOS场景下明显比LOS场景下的非对称因子小. 非对称毫米波大规模MIMO系统信道特性分析应以场景为导向,非对称因子能直观地描述出该系统上下行信道的非对称程度.
人造目标散射结构的零极化辨识与应用
吴国庆, 陈思伟, 李永祯, 王雪松
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021217
摘要(113) HTML全文(40) PDF(7)
摘要:
目标最优极化是雷达极化问题研究的重要理论基础. 目标零极化又称共极化零点,是目标最优极化的重要组成部分. 通过目标零极化可以推导出目标的其他最优极化状态. 目标零极化广泛应用于目标极化匹配接收、目标对比增强等领域. 文中从目标结构辨识角度首次揭示了零极化理论方法在人造目标散射结构辨识方面具有独特优势,基于人造目标典型散射结构从理论上推导典型散射结构的零极化矢量. 将复极化比平面的极化表征方法与极化响应特征相结合,提出了零极化三维响应特征图可视化表征方法,揭示了典型散射结构的零极化差异,得到了零极化响应特征矢量. 在此基础上提出了一种人造目标散射结构的零极化辨识方法,通过提取极化雷达图像中人造目标的强散射中心,将散射中心的零极化响应特征矢量与典型散射结构进行匹配,从而确定散射中心的散射结构类型,实现人造目标结构辨识. 结合车辆和无人机等典型人造目标的电磁计算数据,开展了目标结构辨识对比实验. 与Cameron分解方法相比,本文提出的零极化散射结构辨识方法能够准确识别出散射中心的散射结构类型. 特别对结构对称型人造目标,本文方法识别结果的呈现的对称性更准确,更符合目标实际的散射特性.
多频段环焦型椭圆波束天线优化设计
刘兴隆, 杜彪, 周建寨, 解磊
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021284
摘要(132) HTML全文(30) PDF(5)
摘要:
针对小口径低剖面天线的多频段、低旁瓣和高效率的需求,提出了一种基于切割赋形环焦天线和非均匀有理B样条(non-uniform rational B-spline,NURBS)曲面的环焦型椭圆波束天线的综合优化设计方法. 该方法首先采用样条函数将一维口面场参数化,针对赋形切割环焦天线进行第一次快速优化设计;然后,用NURBS曲面将优化后的天线主副反射面再次参数化,引入多目标优化差分进化算法,以天线效率和第一旁瓣为优化目标,对该环焦型椭圆波束天线进行第二次优化设计. 应用该方法设计并加工了一个410 mm×720 mm的环焦椭圆波束天线,工作频率覆盖了Ku/K/Ka三个频段,天线总效率达到49%以上,第一旁瓣低于–14 dB,电压驻波比小于1.44∶1. 实测结果和全波仿真结果吻合良好,验证了本文设计方法的有效性.
电离层虚高对超视距雷达多站联合定位精度的影响
张旭辉, 姜春华, 刘桐辛, 杨国斌, 赵正予
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021236
摘要(106) HTML全文(27) PDF(6)
摘要:
在天波超视距雷达系统的短基线多站联合定位中,一般假设多站点电离层反射虚高保持一致,为确定这一假设对定位结果的影响,本文进行电离层探测试验,以研究电离层虚高对多站联合定位精度的影响。试验时分别架设两个接收站模拟短基线超视距雷达系统的接收站点,再在较远距离架设目标站点,利用来自目标站点的发射信号模拟目标的返回信号。本文假设参考站点到目标站点链路的电离层反射虚高和大圆距离是已知的,对于同一工作频率,利用参考站点-目标站点链路上的电离层虚高,去解算定位站点-目标站点之间的大圆距离。参考站点和定位站点相距约90 km情况下,结果显示:目标和定位站(道孚-武汉)大圆距离约为1 260 km时,两条链路的虚高均方根误差约为5.82 km,相应的大圆距离的定位均方根误差约为5.02 km,相对误差约为0.34%,当目标和定位站(乐山-武汉)大圆距离约为1 000 km时,误差分别约为5.5 km, 5.69 km和0.46%。试验结果和理论分析表明,可以从缩短接收站点的布局和降低电离层反射虚高两个方面进一步提高目标定位的精度。本文试验结果可为短基线天波超视距雷达的建设提供较为重要的参考价值。
一种面向CR-NOMA系统的动态功率分配算法
彭艺, 范泽昊, 杨青青, 彭游
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021246
摘要(198) HTML全文(45) PDF(17)
摘要:
在密集小区的认知非正交多址(cognitive radio non-orthogonal multiple access, CR-NOMA)网络场景下,针对用户采取Underlay方式复用时信道频带利用率低问题,提出了一种基于能效的组合用户动态功率分配算法. 该算法在保证主用户服务质量前提下,基于用户之间的干扰和信干噪比,优化了组合多用户的接入方案,使信道接入用户数量最大且提高了频带利用率. 同时,根据增益排序下的功率差额配比改进了剩余功率再分配方案,使空闲功率重新利用更加合理和有效. 仿真结果表明,本文算法可以有效实现接入用户数量最大化的同时提高频谱利用率.
镜像综合孔径辐射计接收机的单双边带选择
朱四华, 李育芳, 刘丹丹
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021234
摘要(130) HTML全文(39) PDF(10)
摘要:
与综合孔径复相关接收不同,镜像综合孔径辐射计只需测量同相相关输出,为此镜像综合孔径辐射计与综合孔径辐射计的接收机结构也有明显区别,而镜像干扰分析对于辐射计接收机结构及单双边带选择尤为重要。为了分析镜像综合孔径辐射计接收机结构及单双边带选择,本文首先介绍了镜像综合孔径辐射计的接收机结构。然后,从镜像综合孔径接收信号角度出发推导了镜像综合孔径辐射计接收机结构分别选择单、双边带工作模式下接收机通道相关函数表达式,分析其是否会产生镜频干扰。理论推导发现,镜像综合孔径辐射计在单、双边带工作模式下,都不会产生镜像干扰, 唯一的区别在于双边带重建亮温的幅度是单边带的2倍。这是与综合孔径辐射计接收机结构在下变频、再I/Q解调且选择双边带模式时会产生镜像干扰最大的不同。最后,通过双点源和展源仿真验证了理论的正确性。研究结果可为实际应用中镜像综合孔径辐射计接收机单双边带选择提供参考。
一种联合地基GNSS和测高仪数据的电离层层析成像新算法
欧明, 吴家燕, 陈龙江, 甄卫民, 吕梦海
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021213
摘要(210) HTML全文(73) PDF(13)
摘要:
电离层层析成像(computerized tomography, CT)技术是获取区域大范围电离层三维结构非常重要的手段之一. 针对单独使用地基GNSS进行电离层三维层析成像的不足,提出了一种联合地基GNSS和测高仪数据的电离层三维层析成像方法,综合了测高仪探测电离层垂直分辨率较高和地基GNSS电离层CT水平分辨率较高的优点,以测高仪数据驱动更新IRI模型,将更新后的IRI模型作为背景电离层模型,再利用改进的ART算法结合地基GNSS TEC进行CT;基于IGS、中国陆态网地基GNSS台站及GIRO测高仪数据实现了中国及周边区域电离层三维CT. 分别采用Madrigal TEC数据和中国区域独立的测高仪数据对CT结果获取的TEC和电子密度进行评估. TEC精度评估结果表明,CT算法的TEC平均误差和标准差相比,IRI模型及CODE GIM数据均有明显降低;而电子密度评估结果表明,单纯依赖地基GNSS进行电离层CT可以提升foF2的精度但无法有效提升hmF2的精度;联合测高仪数据后,电离层foF2hmF2的重构精度均有明显提升,其中hmF2的平均误差和标准差从20.6 km和16.5 km下降为14.8 km和11.7 km,说明测高仪数据对电离层CT垂直分辨率的提升作用明显.
基于BP神经网络的RSSI测距优化算法
姚军, 甄梓越, 马宇静
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021177
摘要(139) HTML全文(32) PDF(14)
摘要:
基于接收信号强度指示(received signal strength indication, RSSI)测距的研究应用领域很广泛,一直是物联网研究的热点. 为降低传统基于反向传播(back propagation,BP)神经网络的RSSI测距误差,文中提出一种基于K-means聚类算法对样本数据进行预处理的BP神经网络测距方法,来解决由于RSSI值衰减程度不同引起的不同距离区间RSSI值和真实距离之间映射关系不均匀的问题. 将K-means聚类算法应用在BP神经网络模型中,对样本数据进行距离区间划分,然后将已经分类好的数据分别输入BP神经网络建立网络模型并进行实验仿真. 结果显示,基于BP神经网络的RSSI测距算法的均方根误差为1.425 7 m,而经过K-means算法改进后的BP神经网络测距方法的均方根误差为1.288 7 m,降低了测距误差,并优化了目标RSSI与真实距离的映射关系.
一种基于离散余弦变换-惩罚最小二乘回归的区域高分辨率电离层TEC地图重构方法
欧明, 陈龙江, 吴家燕, 甄卫民, 吕梦海
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021211
摘要(153) HTML全文(59) PDF(12)
摘要:
高时空分辨率的电离层TEC地图对中小尺度电离层扰动的分析和建模具有重要的应用价值. 利用中国大陆构造环境监测网络和IGS的地基GNSS监测数据,基于离散余弦变换-惩罚最小二乘回归(DCT-PLS)算法,实现了区域高时空分辨率(1°×1°×15 min)电离层TEC地图的重构. 通过与2014年和2018年部分Madrigal高精度TEC数据的对比结果表明,DCT-PLS算法给出的垂直TEC一致性和稳定性相比欧洲定轨中心(CODE)的GIM数据有明显提升,其中TEC平均误差由3.9 TECU下降为2.0 TECU,标准差由3.7 TECU下降为2.7 TECU. 对2017年9月一次磁暴期间的电离层重构结果表明,本算法能够较好地再现磁暴期间电离层精细化的扰动结构特征,相关研究结果可为实现区域高分辨率电离层监测和应用提供技术支撑.
柔性人工表面等离激元传输线的小型化设计
王霞, 李雅楠, 李艳禄, 罗海鹏, 管政涛, 马玉凤, 魏豪毅, 王蒙军
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021212
摘要(177) HTML全文(25) PDF(17)
摘要:
为了实现高集成度通信系统中高频信号的可靠传输,提出了一种小型化叉指H形人工表面等离激元传输线结构. 采用共面双导体形式,并在金属矩形凹槽处添加叉指结构,实现色散特性调控和尺寸缩减. 同时给出单元结构的等效电路模型,验证了小型化结构的设计原理,分析了力学形变时传输线的性能. 仿真与测试结果表明,与常规的人工表面等离激元相比,叉指H形人工表面等离激元传输线可在保持相同带宽(3~15.25 GHz)的同时,线宽减少79.5%,尺寸仅为2.28λg×0.098λgλg为中心频率对应的波长). 在平坦和变形时加工实物的带宽保持在3~12.90 GHz左右,与仿真结果较吻合. 设计的结构具有高频、小型化和柔性超薄等特点,在超小型高速通信系统中具有潜在的应用前景.
基于T型谐振器的抗干扰矩形波导缝隙阵列天线设计
陈雪盟, 梁仙灵, 张晓汉, 李洪吉, 耿军平, 金荣洪, 汪伟
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021216
摘要(106) HTML全文(18) PDF(21)
摘要:
介绍了一种抗干扰矩形波导缝隙阵列天线的设计方法. 通过在矩形波导下壁引入周期性的T型谐振器,有效提升了天线的抗干扰能力. 仿真、设计并加工了一款基于T型谐振器的四缝隙矩形波导缝隙阵列天线. 测试结果表明,该天线的−10 dB阻抗带宽为10.3%(5.5~6.1 GHz),增益为11.5~12.8 dBi,口径效率为72.1%~87.3%。与传统矩形波导缝隙阵列天线相比较,本文设计天线在抑制频段 7.9~9.6 GHz的抗干扰能力提升了32.2~69.3 dB,适用于多频段、多任务的无线通信、雷达系统等.
基于多模谐振的低剖面宽带贴片天线
戴勇, 李伟, 江凇, 王鹏程, 王正斌
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021206
摘要(169) HTML全文(45) PDF(23)
摘要:
为了增加贴片天线的工作带宽和改善其辐射特性,提出了一种基于多模谐振的低剖面贴片天线。通过在矩形贴片的非辐射边加载短路壁降低H面的高交叉极化,在贴片下方加载短路销钉提高TM1/2,0模式的谐振频率(f1/2,0);然后在TM3/2,0模式的零电流位置处切割一个矩形缝隙来激发辐射缝隙模式(TMRS),得到低剖面、宽频带和低交叉极化的三模谐振贴片天线;最后通过增加贴片宽度和调整天线结构,降低TM1/2,2模式的频率(f 1/2,2),实现了四模谐振。仿真和实测结果表明该四模谐振贴片天线在0.03λ0的厚度下可将带宽增加到21.7% (2.67~3.32 GHz).
计算机线缆的电磁信息泄漏智能分析方法
茅剑, 唐妮, 刘晋明, 马通边
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021196
摘要(100) HTML全文(22) PDF(4)
摘要:
计算机系统中的各型线缆会通过电磁传导发射泄漏内部信息,导致信息安全问题. 为了分析来自计算机线缆的电磁信息泄漏,提出了基于深度学习的智能分析方法. 设计一维卷积神经网络算法,对电磁泄漏信号进行深层的特征提取与学习,从泄漏的电磁信号中智能识别泄漏源的线缆类型,进而分析其中泄漏的视频信息. 实测结果表明,泄漏源识别准确率达95%以上,泄漏信息判别准确率达84%以上. 本文提出的方法,在未知目标信号特征的情况下,针对计算机线缆提供了一种电磁信息泄漏的智能分析手段.
基于SISL的介质填充双通带滤波器设计
李双旭, 马凯学, 闫宁宁, 陈雄, 傅海鹏
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021011
摘要(226) HTML全文(39) PDF(16)
摘要:
为实现滤波器的小型化,文中基于介质集成悬置线(substrate integrated suspended line, SISL)结构提出了一种介质填充双通带滤波器的设计方案. 首先将高介电常数的介质块填充入SISL的空气腔中,提升SISL的等效介电常数,实现电路的小型化,高介电常数介质块可以直接被SISL固定;然后利用T型结连接两组工作在不同频段的滤波器从而使得两个通带相对独立;最后利用仿真软件进行优化,确定了介质填充双通带滤波器的尺寸,并进行加工与测试. 仿真与测试结果表明,二者具有较好的一致性,两个通带频率内的回波损耗均优于15 dB,电路的核心面积为0.058 λg×0.139 λgλg为SISL在第一通带中心频率处的导波波长). 此双通带滤波器具有小尺寸、自封装等优势,且所有层介质基板均采用低成本的FR4板材,降低了制造成本.
地基GNSS和天基掩星观测对全球电离层数据同化效果的影响分析
欧明, 陈龙江, 王妍, 许娜, 吴家燕, 甄卫民
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021210
摘要(274) HTML全文(63) PDF(29)
摘要:
电离层的精确现报预报对装备系统效应减缓及空间科学研究均具有重要的应用价值. 地基GNSS和天基掩星是电离层数据同化最为重要的数据来源之一。通过观测系统仿真试验(observation system simulation experiments,OSSE)对四种不同的观测系统条件下的全球电离层数据同化效果进行了定量分析,数据同化的总电子含量(total electron content, TEC)及三维电子密度参量的技术得分(skill score, SKS)的评估结果表明:1)观测构型对数据同化现报和预报精度均具有重要影响。2)仅仅同化地基GNSS数据,其同化的TEC精度相比背景模型会有较明显的改善,TEC现报、提前1 h预报、提前2 h预报和提前3 h预报的SKS分别为0.45、0.39、0.32和0.25;但电子密度的现报和预报结果相比背景模型的改善则相对有限,电子密度现报、提前1 h预报、提前2 h预报和提前3 h预报的SKS仅为0.05、0.04、0.03和0.02;通过融合掩星观测数据,其电子密度的精度会有明显提升。3)在掩星卫星数量较多且观测数据的覆盖性较好的条件下,仅同化掩星TEC观测数据就可以获得准确的TEC和电子密度现报与短期预报结果;大规模掩星星座的观测比仅利用地基GPS观测进行同化,其TEC现报、提前1 h预报、提前2 h预报和提前3 h预报的SKS分别提高了0.2、0.17、0.14和0.12;电子密度SKS分别提高了0.39、0.35、0.28和0.22,电子密度SKS的提升幅度要优于TEC。4) 现有的观测系统布局对中低纬区域的数据同化精度的提升效果要优于高纬区域;5) 随着预报时间的增加,数据同化的精度呈现下降的趋势. 随着未来微小卫星数量的快速增加,天基掩星观测将对电离层状态的精确表征产生不可估量的作用, 相关研究可为我国天地基电离层观测系统的设计和构建提供技术参考.
基于BDS/GPS数据的中国及周边地区电离层暴层析成像研究
尹萍, 宁泽浩, 闫晓鹏
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021165
摘要(210) HTML全文(25) PDF(14)
摘要:
随着我国BDS导航卫星系统的逐步建成,其在电离层监测上的应用也在逐步拓展. 凭借卫星类型多样性的特点,BDS卫星数据在电离层监测上可能比GPS卫星带来更多的优势,但能否改进电离层层析成像结果仍值得进一步研究. 文中基于GPS数据电离层层析算法,把BDS系统中的地球同步轨道(geosynchronous orbit, GEO)卫星、倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous orbit, IGSO)卫星和中轨轨道(medium earth orbit, MEO)卫星数据与GPS数据融合,对2017-09-07—09电离层暴期间中国及周边地区(15°N~55°N, 70°E~140°E)上空电离层进行重构. 首先借助SA418和WU430测高仪数据分别讨论了单星座(GPS)与双星座(GPS+BDS)层析对电子密度反演的精度结果;其次对2017-09-08两个扰动最强烈时段的电离层成像结果,包括电子密度剖面图与总电子含量(total electron content, TEC)分布图进行深入研究. 研究结果表明:BDS卫星数据不仅可以改进垂向精度,还可以提高对电离层异常结构的反演精度,融合了BDS数据的电离层层析技术能较为准确地重构出本次电离层暴期间出现在中低纬度的等离子体泡.
基于点云重建复杂城市建筑环境的电磁计算
李玉峰, 周晨, 张富彬, 夏国臻, 朱建桦
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021198
摘要(120) HTML全文(41) PDF(9)
摘要:
在现代城市环境中,地形地貌地物复杂,精确评估电波传播效应十分困难. 针对传统城市建筑环境电磁计算物理建模不够精确的问题,提出利用多视角立体视觉的方法对城市复杂建筑环境进行基于点云的三维重建,获取精确的三角网格模型,并通过机器学习图像分割的方法获取城市环境边界电磁属性;在此基础上进行基于一致性绕射理论的射线追踪电磁计算,从而获取区域范围内的电磁态势分布. 通过在不同分辨率网格模型上计算,并与COST231-Hata模型和实际测量结果对比,高分辨率网格模型的均方根误差为6.065 5 dB,证明了本文建模及计算方法的有效性.
基于神经网络的室内单站精确被动定位技术研究
张倩倩, 尹成友, 李安琪
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021164
摘要(194) HTML全文(37) PDF(15)
摘要:
为了提高室内环境下对目标的定位精度,提出一种室内单站精确定位技术. 该技术利用室内电波传播多径效应构成的复杂信道信息,基于机器学习,构建卷积神经网络架构,通过卷积提取不同位置目标到达接收传感器的多径时延特征信息;然后通过多层全连接层深度神经网络的模型训练,将基于复杂信道的定位问题转化为回归模型的问题,建立信道指纹与位置之间的非线性关系来完成被动定位. 训练和仿真结果表明,在室内复杂电波传播环境下,基于神经网络的室内单站精确定位技术能够实现单接收站情况下对目标的精确定位. 本文主要对3$ \times $3网格大小的金属散射体进行定位,接收站位于室内时,平均定位误差为0.621个网格(12.42 cm);接收站位于室外时,能够分别实现信噪比20 dB、30 dB、40 dB情况下44.09 cm、21.42 cm、20.96 cm的平均定位误差. 本文方法为室内复杂环境下的目标定位提供了一种新的定位方法.
亚毫米波段折叠光路的准光近场照射天线设计与应用
何海波, 金铭, 韩宇南, 李彬, 白明
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021158
摘要(237) HTML全文(77) PDF(18)
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.
一维液晶全息编码相控阵天线设计与实现
修威, 韩运皓, 庞晨, 李永祯, 王雪松, 田海燕, 吴迪
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021162
摘要(468) HTML全文(126) PDF(66)
摘要:
针对小型极化相控阵雷达精确信号目标探测应用背景,为降低传统T/R相控阵天馈系统设计及调试复杂度,满足低功耗、低损耗、低成本制造、轻薄等应用需求,提出了一种液晶全息编码相控阵天线. 主体采用小型化全息辐射单元、慢波结构、平行板波导馈电系统构成的一维全息电控扫描相控阵天线. 利用成熟液晶面板制造工艺,通过控制全息辐射单元下方液晶分子的偏转状态调节天线谐振频点,组成全息编码相控阵天线. 天线结构通过仿真优化确定,并在实物加工和测量基础上通过全息优化算法及电压灰度控制降低由耦合作用引入的副瓣性能恶化度,用梯度递减的搜索算法结合适当的目标函数优化算法实现方向图的最优控制. 实测结果表明,该天线的波束扫描角度达到±49°,经过算法优化后,波束指向角准确度改善3°,旁瓣抑制电平改善1.7 dB.
5.835 GHz微带阵列天线的设计
朱福冉, 吴爱婷, 张鹏泉, 张忠海, 官伯然
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021066
摘要(291) HTML全文(106) PDF(29)
摘要:
为了降低目前电子不停车收费系统中存在的邻道干扰、跟车干扰等问题,设计了一种5.835 GHz的微带阵列天线. 首先使用对方形贴片切角的方式实现了天线的圆极化,然后通过对4个天线单元运用旋转与相位补偿的方式进行了轴比(axial ratio, AR)带宽的提升,并最终以改进后的4单元作为微带阵列天线的辐射单元. 在低旁瓣和高定向方面,本文基于道尔夫-切比雪夫幅度分布的方法进行了不等幅馈电的馈电网络的设计. 通过大量的电磁仿真,最终确定了天线的最优结构,并进行了实物加工和测量. 实测结果表明阻抗带宽为5.67~5.88 GHz,在5.7~5.9 GHz频段内,增益大于15 dB,AR小于3 dB,E面半功率波瓣宽度小于12°,实测结果与仿真结果具有较好的一致性. 该天线具有低旁瓣、圆极化、高定向的特点,为电子不停车收费系统路侧单元阵列天线提供了一种新颖的天线结构.
具有小型化与高选择性的双频带通滤波器的设计
王远, 刘超, 南敬昌, 高明明
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021138
摘要(263) HTML全文(79) PDF(17)
摘要:
为了满足C波段卫星通信系统的应用需求,提出了一种具有小型化与高选择性的双频带通基片集成波导滤波器. 滤波器第一通带由蚀刻在四分之一模基片集成波导腔顶层的L型谐振槽提供,第二通带由新型左右手结构提供. 其中L型谐振槽可以充当四分之一波长谐振器,激励腔内基本模式产生低频处的响应;新型左右手结构较传统结构增大了叉指电容值,降低了谐振频率. 通过仿真优化和测试,双频带通滤波器的中心频率为3.9 GHz和6.2 GHz,相对带宽为3.3%和2.1%,通带之间的衰减优于70 dB,且在通带外存在三个传输零点,具有良好的频率选择性. 表明了所提滤波器具有体积小、选择性高的特性,非常适合集成于卫星通信前端系统中.
张衡一号卫星三频信标载荷典型事件观测
鲁恒新, 申旭辉, 赵庶凡, 廖力, 林剑, 黄建平, 泽仁志玛, 孙芳, 郭峰
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021106
摘要(263) HTML全文(146) PDF(17)
摘要:
“张衡一号(简称ZH-1)”卫星搭载的三频信标(tri-band beacon,TBB)机载荷,能够对站链上空的电离层进行高精度测量. 为检验TBB机载荷在电离层监测中的应用效果,本文利用2018—2019年我国中低纬地区TBB观测数据,采用求均值及多项式拟合的方法对各月份F2层峰值电子密度(NmF2)数据进行处理,分析NmF2的半年变化特征;将2018-08-26磁暴当天与宁静日的电子密度作差值,分析电子密度对磁暴事件的响应特征. 结果表明:TBB观测数据能够有效监测电离层变化,正确反映站链上空电离层变化规律;在磁暴事件中,观测到了电子密度的变化过程,其准确地反映了正暴相的特征,证明在重要天气事件中,这一手段能够获得较为准确的观测数据.
基于慢波基片集成波导的X波段功分器设计
黄文, 陈肖, 任仪, 周正宜, 朱泓宇, 曾婷
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021142
摘要(332) HTML全文(112) PDF(23)
摘要:
针对传统基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)功分器设计中宽带化和小型化不易兼顾的问题,提出了一种基于慢波基片集成波导(slow-wave SIW, SW-SIW)的功分器. 采用微带折线构成的慢波结构单元加载于SIW金属表面上,代替传统SIW连续的金属表面,与同尺寸的SIW相比,SW-SIW的截止频率下降了40%,能够实现横向尺寸的缩减,尤其当SW-SIW达到与SIW相同的相移量时,SW-SIW所需纵向尺寸更小. 所提出的基于SW-SIW的功分器在具有较宽带宽的同时实现了器件尺寸的减小. 通过测试结果可得,该功分器在8.25~12.8 GHz频带内的反射系数|S11|<-10 dB,相对带宽达到了43.2%,相位一致性良好且小型化效果明显,适用于紧凑型微波射频前端.
时间调制阵列天线的非理想波形调制研究
罗玉川, 向磊, 高彦昌, 倪刚, 陈靖峰, 贺冲, 梁仙灵
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021148
摘要(283) HTML全文(87) PDF(27)
摘要:
针对时间调制阵列天线中射频开关的非理想特性,开展了多种波形调制下的谐波特性研究. 首先,推导了非对称梯形波/升余弦波周期调制的傅里叶系数,分析两种调制波的非对称性对各次谐波的幅度、相位和能量占比的影响;在此基础上,通过实验获得了一组实验调制波,并运用三角函数多项式拟合真实调制波形的上升沿与下降沿. 最后,讨论了各种波调制与实测谐波分量的差异性. 结果表明,与已有调制波相比,本文所提出的非对称梯形波、非对称升余弦波和拟合波的调制更接近真实波调制.
低频脉冲磁场中磁屏蔽体磁饱和效应的试验研究
潘征, 李跃波, 熊久良, 石立华, 闫民华
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021130
摘要(195) HTML全文(80) PDF(12)