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《电波科学学报》入编《中文核心期刊要目总览》2020版

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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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基于国家电波观测站网信号的短波机动用户位置认知方法
刘毅敏, 朱振飞, 胡俊, 赵天然
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020169
摘要(58) HTML全文(12) PDF(9)
摘要:
短波通信中频率选择是提高通信质量的必要手段,但短波机动用户却难以获取选频链路计算需要的位置信息. 文中设计了一种随时可利用多站信号进行机动终端位置认知的方法. 逆向应用时差定位原理,通过机动终端接收到的三个站点信号的两两信号时延差与虚路径差成正比,形成两条双曲线,交点就是机动用户的位置. 算法的关键是利用国家电波观测站网常态化发射的探测信号,同时设计了基于网格化预测时差与实测时差之间误差的位置概率函数,将定位问题转化为概率选择问题. 仿真分析和实测数据都验证了算法的可行性. 最后讨论了几种算法的改进策略,有望尽快实现工程应用.
一种基于起伏地形与辐射电场分布相似性的指纹辅助定位方法仿真研究
魏正桓, 唐万春, 李保珠, 孙芮
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020131
摘要(32) HTML全文(16) PDF(1)
摘要:
在使用基于接收信号强度指示器(received signal strength indicator, RSSI)的指纹定位的过程中,通常要在离线阶段构建它的场强地图. 然而,在构建场强地图时,山区地形的复杂性常常导致我们难以确定测量区域的位置. 针对如何定位这些缺少位置信息的测量区域问题,文中提出了一种基于起伏地形与辐射电场分布相似性的定位方法. 该方法利用电场场值在发射源附近快速衰减的变化趋势与地形起伏高度降落的变化趋势相近,以及辐射电场的干涉条纹形状与地形轮廓相似这两种规律,以二维相关系数表征二者相似度,运用模板匹配算法,有效确定了测量区域在地理环境中的位置. 以二维随机粗糙面模拟起伏地形,通过地形中不同位置、不同大小的模板区域、不同发射天线高度和不同地形地貌下的多角度仿真实验,以重叠率作为性能评价指标,验证了方法的有效性.
基于螺纹槽结构的90°波纹喇叭性能研究
谢静, 李建瀛, 舒文娟
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020180
摘要(55) HTML全文(27) PDF(11)
摘要:
为了拓宽宽带通信天线波纹喇叭馈源的工作频带,设计了一款新型90°波纹喇叭,它的波纹槽以阿基米德螺线的轮廓向外扩展. 仿真和测试结果表明,该新型波纹喇叭最优工作带宽可达2∶1,在10~20 GHz的工作频带内,具有稳定的相位中心,其45°面最大交叉极化电平低于−25 dB;在宽频带内波束宽度保持相对恒定,且天线E面和H面辐射方向图的−10 dB波束宽度非常接近. 该新型波纹槽可以在宽频带内使得喇叭的辐射方向图更为对称,是改善波纹喇叭性能的新思路.
高增益高效率的Fabry-Perot谐振腔天线研究
黑彦霖, 汪敏, 吴宜周, 吴文
当前状态:  doi: 10.13443/j.cjors.2020060501
摘要(40) HTML全文(19) PDF(10)
摘要:
提出了一种采用非均匀频率选择表面(frequency selective surface, FSS)盖板以及非均匀电磁带隙(electromagnetic band gap, EBG)结构反射地板的高增益Fabry-Perot(F-P)谐振腔天线. 基于漏波理论模型,针对大口径F-P谐振腔天线设计非均匀的FSS盖板和EBG反射地板,控制衰减常数α和相位常数β,改善了口径场上幅度相位分布的均匀性,并抑制了非谐振频率时天线辐射性能的恶化,实现高增益和高口径效率的同时,保证了天线的工作带宽. 所提出的圆形F-P谐振腔天线直径为6.6λ0,仿真增益为24.6 dBi,口径效率达67.9%,阻抗带宽为4.1%,3 dB增益带宽为3.7%;实测增益为23.9 dBi,口径效率达56.9%. 由于对口径场均匀性的设计,该天线克服了传统F-P谐振腔天线的口径效率和增益间的相互限制.
飞鸟与旋翼无人机雷达微多普勒测量实验研究
陈小龙, 南钊, 张海, 陈唯实, 关键
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020192
摘要(69) HTML全文(28) PDF(15)
摘要:
针对飞鸟和旋翼无人机目标识别的迫切需求,开展微多普勒测量实验研究. 首先对飞鸟翅膀扑翼运动、无人机目标主体运动和旋翼转动进行建模分析与参数化表征,从雷达动目标回波中提取多普勒频移信息;然后利用短时傅里叶变换转换为时频图,对目标微多普勒特征进行精细化描述,并从雷达参数、目标类型、观测条件等多个角度重点分析了微动特征的影响因素;最后利用K波段线性调频连续波雷达开展飞鸟和两款典型旋翼无人机(“御MAVIC Air 2”和“悟Inspire 2”)微动测量实验,对微动参数进行估计,验证了理论模型的正确性. 实测数据分析表明:目标旋翼叶片长度越大、转速越高,微多普勒频率越大;叶片数目增多导致微动特征重叠;雷达观测角度、调制周期以及时频分析的时间窗长均会对微动特性产生重要影响.
一款面向5G微基站的双频双极化电磁偶极子天线的设计与分析
忻伶怡, 周雪芳, 胡淼, 毕美华, 杨国伟, 王天枢
当前状态:  doi: 10.13443/j.cjors.2020071403
摘要(42) HTML全文(15) PDF(8)
摘要:
小型化是进行5G微基站天线设计的重要考虑因素,文中设计了一款适用于5G微基站的电磁偶极子天线. 天线由一对正交放置的单极化电磁偶极子、一对交叉放置的渐变式Γ形馈电线、一个圆形寄生贴片和一块正方形反射板组成,工作频段为2.50~3.62 GHz和4.8~5.0 GHz,能够覆盖工信部规定的5G的全部中频段. 在工作频带内,天线的输入回波损耗小于−10 dB;端口隔离度在低频段小于−25 dB,在高频段小于−42 dB;仿真平均增益在高、低频部分分别为5.57 dBi和9.84 dBi. 该天线能够实现双频段和双极化,可以作为小型化微基站天线设计的参考,同时为5G天线的商用化提供参考.
基于非线性电阻的GaN HEMT经验基大信号模型
毕磊
当前状态:  doi: 10.13443/j.cjors.2020072801
摘要(55) HTML全文(24) PDF(12)
摘要:
为了实现建立准确的氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN high electron mobility transistor,GaN HEMT)大信号模型的目的,提出了一种基于非线性电阻的GaN HEMT经验基大信号模型. 通过对GaN HEMT在高漏极偏置和高电流密度下的电阻特性分析,将受漏源电流控制的非线性电阻模型嵌入经验基大信号模型中. 结合Matlab和ADS提取模型初值,在ADS中建立完整的大信号符号定义模型. 选择栅长为0.25 μm,栅宽分别为2×200 μm、2×250 μm、4×200 μm的GaN HEMT进行直流输出特性和大信号输出特性仿真验证,结果表明本文模型与测试数据具有较高的吻合性. 该大信号模型提高了经验基大信号模型的物理特性,具有较高的精度及良好的缩放性.
一种含同轴电缆的线束内部串扰高效分析方法
金奇, 盛卫星, 韩玉兵, 高成, 李炎新, 张仁李
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020194
摘要(57) HTML全文(11) PDF(6)
摘要:
为了高效分析含同轴电缆的线束内部串扰,提出了一种新的简化电缆束模型的方法. 该方法把简化电缆束的过程分为两步:首先,为了解决同轴电缆编织屏蔽层难以仿真的问题,利用内外传输线转移矩阵简化同轴电缆,将含同轴电缆的电缆束转化为全由单芯线组成的三维电缆束模型;然后,使用等效线束法将全单芯线的电缆束进一步简化,减少需要分析的单芯线数量. 简化后的模型可用于任何三维电磁仿真软件中的电缆束内部串扰仿真分析,而无需考虑基于经典传输线理论的等效电路法的局限性. 将提出的方法与等效电路法分别应用于电缆束内部串扰的分析,两者的仿真结果一致性良好,说明文中提出的方法是准确可行的,能够实现含同轴电缆的线束内部串扰的高效分析.
一种改进的有源集成天线设计方法
杨思磊, 金荣洪, 耿军平, 柳良, 王堃, 丁子恒, 周晗, 樊婷婷
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020165
摘要(71) HTML全文(29) PDF(9)
摘要:
提出了一种改进的有源集成天线设计方法. 通过有源模块在有源集成天线模型中的反向嵌入,在电磁仿真软件CST提供的瞬态场路联合仿真平台中实现远场辐射特性仿真;通过引入零阻抗的虚拟端口,完成有源集成天线的双端口网络模型等效变换,实现有源电路特性更为准确的计算. 在模型分析基础上提出了改进的设计方法,采用该方法完成了分别满足增益均衡和G/T值均衡两个约束准则的多频有源集成天线设计,并对G/T值均衡的有源集成天线进行加工和测试. 实测结果和仿真结果趋势一致,验证了改进的有源集成天线设计方法能够在不同准则要求下设计有源集成天线,对抑制设计误差、提高设计效率和改善有源集成天线的特性有积极的意义.
甚低频系留气球缆绳天线设计实现与效能分析
贾琦, 刘晓东, 孟凡涛, 李娜
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020181
摘要(74) HTML全文(19) PDF(3)
摘要:
甚低频系留气球缆绳天线是机动式车载甚低频通信系统的重要组成部分. 该缆绳在作为气球浮空平台系留缆的同时,还需兼具甚低频段电磁波的天线辐射功能. 本文针对甚低频辐射天线的电气特性及物理特性,通过对天线关键参数的计算、不同风速下的缆绳姿态及辐射方向图的设计仿真,在工程上以光电复合系留结构形式进行实现。最终结合理论分析与全系统通信试验数据对甚低频系留气球缆绳天线的辐射效能做出了综合评估,验证了该天线设计的正确性与高效性,为国内甚低频辐射天线的相关研究积累了一定的经验与数据.
基于并查集的低复杂度模糊聚类信号分选算法
张悦, 司伟建
当前状态:  doi: 10.13443/j.cjors.2020060202
摘要(46) HTML全文(15) PDF(0)
摘要:
随着雷达技术与电子技术的不断发展,电子对抗环境日趋复杂. 为能够在复杂电子对抗环境中进行实时有效的信号分选,提出了一种基于并查集的低复杂度模糊聚类信号分选算法. 通过计算两脉冲间相似度,以相似度高于阈值作为集合归并条件,依次完成集合归并后查询并查集完成聚类结果输出. 通过结合并查集与模糊聚类分选算法,大大降低了模糊聚类分选算法的复杂度,本文所提算法时间复杂度为$ O({n^2})$,空间复杂度为$ O(n)$. 由于该算法具有低复杂度的特点,可应用于工程项目.
基于Harris Hawks优化算法的介质波导滤波器优化设计
舒佩文, 麦健业, 褚庆昕
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021047
摘要(112) HTML全文(42) PDF(12)
摘要:
Harris Hawks优化(Harris Hawks optimization, HHO)算法是一种模拟鸟群合作捕食行为的新型群智能算法. 介质波导滤波器是当前5G移动通信设备急需的器件,因此如何利用新型优化算法以高效且精确地对介质波导滤波器进行优化设计十分重要. 文中首先描述了HHO算法流程,并结合滤波器优化问题提出了一种通用框架;然后基于稳态假设对HHO算法的更新方程进行了理论分析,依据所导出的方程分析了算法的动态特性及收敛行为;最后利用HHO算法实现了两款介质波导滤波器的优化设计. 为验证算法性能,将本文算法与三个著名的群智能算法进行比较. 实验结果表明,HHO算法的收敛速度、效率和精度都明显优于目前业内主流应用的自适应差分进化算法、花粉授粉优化算法和灰狼优化算法.
一种紧凑型LTCC差分分支线耦合器
王亮, 施金, 徐凯
当前状态:  doi: 10.13443/j.cjors.2020052501
摘要(52) HTML全文(30) PDF(10)
摘要:
为满足微波电路高集成度以及抑制电磁串扰的需求,通过在低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic, LTCC)不同层分布具有特定奇模特性阻抗耦合线的方式实现了一种紧凑型差分分支线耦合器. 一方面,耦合线在保证差模传输的基础上具有相对集中电场分布的特性,因此可以在LTCC中相互重叠,从而有效减小尺寸;另一方面,耦合线与单条带状线相比可以减少接地层的使用,从而降低损耗. 为验证理论预期可行性,设计了一个工作在1.84 GHz频率下,尺寸为0.07λg×0.07λgλg为中心频率的导波波长)的LTCC差分分支线耦合器. 实测结果表明,最小插入损耗为0.6 dB,15 dB回波损耗的相对带宽和隔离带宽分别为18.2%、18.0%,±10°相位差的相对带宽为40.0%. 本文设计具有尺寸小、损耗低、带宽增强和易于与差分芯片连接等优点,可以作为一种实用的微波器件.
具有双陷波特性的UWB-MIMO天线
南敬昌, 李文佳, 高明明
当前状态:  doi: 10.13443/j.cjors.2020062901
摘要(41) HTML全文(16) PDF(1)
摘要:
提出了一款具有双陷波特性的紧凑型超宽带多输入多输出(ultra wideband multiple-input multiple-output, UWB-MIMO)天线. 天线由两个辐射元件组成,整体尺寸为41 mm×25 mm×1.6 mm. 通过在天线的接地平面中引入两个叠加的T型结构获得良好的隔离度;同时,通过在天线上刻蚀C型槽和U型槽实现双陷波特性,有效抑制了无线局域网(wireless local area networks, WLAN)和X波段通信卫星的干扰;并从表面电流分布的角度分析了陷波原理. 实验结果表明:所设计的MIMO天线的阻抗带宽为2.8~13.4 GHz,两个陷波频带分别为4.8~5.94 GHz和6.9~8.23 GHz;在整个工作带宽内,隔离度大于15 dB. 说明MIMO天线具有良好的辐射特性、稳定的增益和较低的包络相关系数(envelope correlation coefficient, ECC)(<0.1),适用于UWB-MIMO系统应用.
混合频谱共享方式下多用户动态频谱分配算法
周鑫, 何攀峰, 陈勇, 钱鹏智
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021089
摘要(21) HTML全文(11) PDF(6)
摘要:
为解决混合overlay/underlay频谱共享方式下多用户动态频谱分配问题,构建了混合频谱共享方式下动态频谱分配模型,提出了基于Q学习的多用户动态频谱分配算法. 该算法在不对主用户产生有害干扰的前提下,以最大化次用户总吞吐量为目标,构建了与次用户相对应的虚拟次用户作为智能体. 通过与环境交互学习,进行信道和共享方式初选;频谱分配系统根据冲突情况和各智能体的学习结果调整信道分配策略直至次用户间无冲突. 仿真结果表明,该算法在无信道检测和信道先验知识的条件下,能根据前一时隙信道状态和次用户传输速率需求,实现动态信道分配和频谱共享方式确定,避免次用户间冲突,减少主次用户间冲突,有效提升次用户总吞吐量.
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(30) HTML全文(9) PDF(3)
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,并进行了实物测量和对比. 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.
基于未知源域重构的无相位近场测量技术
朱凌昆, 陈茹萌, 谢志祥, 何思远, 张云华
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020188
摘要(127) HTML全文(32) PDF(8)
摘要:
天线的远场对于研究天线辐射特性具有重大意义,由于远场的直接测量有着诸多限制,近场测量技术计算远场因其简洁准确的特点得到广泛应用. 然而,传统的近场测量技术要求获取近场区的幅度和相位分布才能发挥作用,随着天线频率的升高,人们想要在近场区获取准确的相位信息变得十分困难. 为了解决该技术难题,文中提出一种无相位近场测量技术. 利用一个封闭面上的幅度信息重建或猜测出包围待测天线的球面切向电场分布,并采用遗传算法进行全局优化,其最初为四组随机数据,经过数次优化后将逐渐接近准确结果. 仿真结果表明,本文方法能够在忽略相位信号的前提下,计算出准确的远场辐射特性.
圆极化复用型多功能超构表面研究进展
袁乐眙, 张狂, 王禹翔, 吴群
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021163
摘要(23) HTML全文(6) PDF(0)
摘要:
文中回顾并总结了课题组近期关于圆极化复用型多功能超构表面的研究进展. 从几何相位在正交圆极化波作用下的共轭对称响应出发,基于超构表面的等效琼斯矩阵提出了交叉极化双通道复用的独立调控方法,突破了几何相位的交叉极化耦合限制. 进一步,基于同极化与交叉极化分量间的幅相关系,提出了三通道复用的多元波前集成方法,实现了对透射圆极化电磁能量的全场调控. 在此基础上,通过引入手性诱导相位提出了圆极化四(全)通道复用的波前调控方法,有效提高了对圆极化电磁能量的利用效率,为提高现代通信系统信道容量及信息传输速率打下理论基础.
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:
摘要(18) PDF(8)
摘要:
本文介绍了一种新颖的折叠光路近场准光照射天线设计,其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。
低剖面可承载UHF/L双频共口径圆极化定向天线
刘二伟, 耿军平, 王堃, 程旭旭, 任超凡, 杨思磊, 韩家伟, 卢敬正, 苏达, 张洋州, 梁仙灵, 金荣洪
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020275
摘要(24) HTML全文(6) PDF(1)
摘要:
机/车载多体制通信、测控、探测等多无线系统并存,天线林立,天线间耦合干扰严重,同时与高速机/车薄壁外壳共形的天线还需具有较强承载能力. 本文设计了一种适于车壳共形的低剖面可承载双频共口径定向圆极化缝隙天线. 天线主体采用开口缝隙的形式来实现天线的小型化和宽带设计,利用微带线来进行耦合馈电. 通过在低频天线中心开槽嵌入高频天线,从而实现双频天线的共口径,并使用多馈法来实现圆极化. 天线采用FR4介质填充,介质最大厚度为最低频率对应波长的5%. 这种金属与介质的混合立体结构也大大增强了天线的承载能力. 实测结果表明,在UHF波段,天线的阻抗带宽为75 MHz(0.303~0.378 GHz),天线的轴比带宽为50 MHz(0.32~0.37 GHz);在L波段,天线的阻抗带宽为570 MHz(1.18~1.73 GHz),天线的轴比带宽为420 MHz(1.10~1.52 GHz). 在测试压力达到390 kg/cm2时,天线形变3%,天线依然能正常工作. 实测结果与仿真结果基本一致. 说明该天线具有低剖面、共口径、可承载、双频和圆极化的特点,为车载无线通信系统提供了一种新颖实用的共形天线结构,既可以与车壳共形,也可以嵌入车壳直接作为外壳使用.
采用分部外推BCGS-FFT方法快速求解电磁散射问题
韩晓冰, 张潇, 王露洁, 周远国, 任强
当前状态:  doi: 10.13443/j.cjors.2020081801
摘要(55) HTML全文(24) PDF(1)
摘要:
为了快速求解电磁散射问题中具有震荡性、奇异性、慢收敛性的索末菲积分,提出了一种利用分部外推算法加速索末菲尾部积分计算,并结合稳定双共轭快速傅里叶变换(stabilized biconjugate gradient fast Fourier transform,BCGS-FFT)算法求解电磁散射问题场分布情况的新方法. 首先给出电场积分方程(electric field integral equation, EFIE)的表达形式,且在求解过程的索末菲积分中应用一种便捷的椭圆积分路径来最小化索末菲积分的震荡性与奇异性,在索末菲尾部积分使用Levin分部外推法来提高积分收敛速度,以此来快速填充并矢格林函数矩阵. 然后对新方法进行了多种数值实验,验证算法的精确度,并对比了新方法与传统BCGS-FFT方法的计算效率,发现在保持相同计算精度的条件下,新方法可节省20%~37%的计算时间. 该方法能应用于复杂散射体嵌入多层空间的电磁散射计算,为快速求解目标区域的电磁散射场提供了一种新的方法.
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(24) HTML全文(6) PDF(0)
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.
太赫兹可编程超材料的研究进展和在单像素成像中的应用
张弛, 吴敬波, 张彩虹, 金飚兵, 陈健, 吴培亨
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021166
摘要(41) HTML全文(14) PDF(5)
摘要:
人工电磁超材料展现了强大的电磁波调控能力. 随着可编程超材料的提出,超材料向数字化、智能化的方向不断发展. 本文首先回顾了太赫兹可编程超材料的研究进展,重点讨论基于半导体、液晶等可调材料的太赫兹可编程超材料的设计方法、调控原理及应用. 然后,介绍了太赫兹可编程超材料在单像素成像中的应用,即利用电控和光控可编程超材料实现太赫兹光的空间编码调制,结合压缩感知等成像算法,实现太赫兹单像素成像. 最后,对太赫兹可编程超材料的发展趋势和应用前景进行了展望.
基于近零指数超材料的频分复用信息传输
周子恒, 李越
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021146
摘要(26) HTML全文(12) PDF(8)
摘要:
面向高速传输信息的需求,基于近零指数超材料概念提出了一种全新的频分复用实现架构. 所采用的近零指数超材料由一块近零介电常数背景和任意排列的光学掺杂异质体构成. 解析理论表明,光学掺杂异质体可以灵活调控近零指数超材料整体的等效磁导率以及传输响应,所以在其周围环绕金属屏蔽环并加载开关,即可实现对多频带传输幅度的独立调制. 数值仿真和理论计算结果表明,当加入N个光学掺杂异质体,即可形成N路信息传输通道,有效提升信道容量. 基于近零指数超材料的频分复用实现架构具有部署灵活、易于调节等优势,且近零介电常数响应可以在微波、太赫兹乃至光学波段被实现或模拟,因而所提出信息传输架构可以在广阔的频段具有良好的应用前景.
基于超表面的智能电磁感知:理论、系统设计与实验
双雅
当前状态:
摘要(13) PDF(8)
摘要:
智能电磁感知具有实时数据处理、低成本、低能耗等重要特点,目前已成为现代社会迫切需要的非接触式探测技术。为了实现这一目标,本文将能够动态、任意调控电磁波前的可编程数字超表面被引入到电磁感知系统中,深入研究了机器学习驱动的可编程超表面电磁感知方法。本文首先从k-space支撑域的角度理论分析了可编程超表面感知系统的成像性能,分析表明当电磁感知系统没有使用分辨率增强的数据后处理算法时,其成像分辨率受到衍射条件限制。然后,本文制作和测试了一款32×24的可编程超表面,并实验验证了其动态调控电磁波前的性能。接下来,本文基于该可编程超表面提出了深度学习(即人工神经网络)驱动的智能传感方法,该方法主要用于自适应地处理高维感知数据,实现实时成像。此外,文中详细讨论了电磁感知系统和数据处理算法的设计,相应的实验结果证明了所提出的智能感知方法具体优越的性能。
非静止轨道卫星星座系统功率通量密度包络的计算方法
张晓燕, 刘畅, 李明明, 李伟
当前状态:  doi: 10.13443/j.cjors.2020072001
摘要(97) HTML全文(40) PDF(13)
摘要:
新兴的非静止轨道(non-geo stationary orbit, NGSO)卫星星座由成百上千颗NGSO卫星编队组成,具有高动态的空间、时间、频谱、编码等多维一体特性,必然会对其他无线电系统(业务)带来时变的频率干扰问题,本文主要解决如何计算NGSO卫星星座系统下行链路的最大辐射能量问题. 在ITU-R S.1503-3的计算框架下,通过引入卫星天线实际发射增益、波束配置与覆盖、用户点处最小隔离角的计算以及简化计算步骤等,给出了NGSO卫星星座系统功率通量密度(power-flux-density,PFD)包络的通用计算方法以及一个计算示例. 通过分析可知,对所要仿真系统的各项参数,尤其是系统的切换策略、干扰规避或减缓策略等了解得越详细,得到的仿真结果就会越接近系统工作的真实值. 本文的方法可用于计算任何NGSO卫星网络的PFD包络,以便参与下行等效PFD的计算.
高轨道目标电离层折射修正方法研究
刘琨, 袁志刚, 周晨, 赵家奇, 朱庆林, 董翔, 王海宁, 盛冬生
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020216
摘要(51) HTML全文(34) PDF(11)
摘要:
为了满足高轨道目标高精度测控的需要,提出了基于双频GNSS的空间投影法和自适应网格法两种电离层距离折射误差修正方法,并对比分析了两种方法在不同仰角、角径时电离层距离折射误差修正精度. 分析结果显示:对于2.0 GHz电波信号而言,在较高仰角(仰角>45°)处,空间投影法和自适应网格法修正精度较高,均优于0.2 m;在低仰角和大角径时,空间投影法修正剩余快速增大,修正精度快速降低恶化,达到米量级,而自适应网格法修正精度则不受仰角和角径的影响. 这表明:自适应网格法电离层距离修正精度高,适用性强,且便于工程应用,可为提高高轨道目标的测控精度提供有力支撑.
闪电电场时变率与电场变化同步观测研究
张旭光, 陈军, 刘青松, 卢治钢, 张斌
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020210
摘要(40) HTML全文(15) PDF(4)
摘要:
闪电电场变化(ΔE)和电场时变率(dE/dt)测量是研究闪电电磁辐射及其传播规律的重要手段. 虽然两者早已应用于闪电观测研究,然而对两者的相互关系及差异少有报道. 本文通过闪电ΔE和dE/dt的同步观测,测出了两次近距离负极性地闪的全波波形. 对比发现:闪电回击dE/dt脉冲积分后与直接采集的ΔE脉冲在回击后100 μs内基本一致,差异主要表现在dE/dt积分波形后期出现的低频分量偏移;预击穿、梯级和直窜先导阶段的dE/dt脉冲更为密集,部分放电脉冲在ΔE波形上无法分辨. 这表明闪电dE/dt测量能够在数据采集设备有限的动态范围内更有效地响应闪电高频辐射,因而对先导等小尺度击穿过程更为敏感,所以dE/dt传感器可以成为闪电电场测量的有效补充.
电磁感应式无线充电发热与电磁辐射仿真研究
魏岳锐, 董亮, 杨威, 唐银池, 邹晓伟
当前状态:  doi: 10.13443/j.cjors.2020051301
摘要(39) HTML全文(15) PDF(7)
摘要:
目前大多数对于无线充电电磁环境安全的研究都局限在电动汽车磁共振式无线充电,然而电磁感应式无线充电装置更接近人体,使用时间更长,本文针对电磁感应式无线充电导体异物易感应出涡流引起发热以及人体电磁辐射问题进行了仿真研究. 无线充电系统结构参考Qi标准,首先利用参数电路对负载电阻、线圈间距及偏移距离对传输效率和输出功率的影响进行仿真;随后使用确定的参数仿真研究不同材质的导体异物在30 min内的温升. 仿真结果表明:当导体异物正对线圈时温升明显,金银等材料的温度均可达100 °C以上;当导体异物不正对线圈时,温升在可接受范围内. 最后使用CST仿真得到电磁场强度、人体温度以及CEM43 °C热剂量值,以此来体现电磁感应式无线充电对人体电磁辐射的非热效应及热效应,电场最大值0.642 7 V/m,磁场最大值2.694 0 A/m,人体大脑温度最高37.3 °C,CEM43 °C热剂量值0.009 5,结果基本在正常参考值范围内. 本文研究有利于电磁感应式无线充电装置的推广应用.
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:
摘要(25) PDF(20)
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,为了减少传统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1.7dB。
电磁超表面与信息超表面
张磊, 陈晓晴, 郑熠宁, 崔铁军
当前状态:
摘要(17) PDF(13)
摘要:
电磁超材料和超表面是物理、信息与材料领域的热点与前沿,带来了许多新奇的物理现象和突破性的应用。信息超表面作为近些年来新兴的研究方向,通过数字编码的方式来调控电磁波,构建了由物理世界通往数字世界的桥梁。本文首先全面总结了电磁超材料与超表面的起源与发展历程;其次重点介绍了可调超表面与可重构超表面、时空调制超表面与器件的发展现状;接着系统介绍了数字编码与可编程信息超表面的基本概念和主要应用,讨论了信息超表面存在的挑战与未来展望;最后简要对电磁超表面和信息超表面的发展趋势进行了总结。
一种新型和差旁瓣抑制阵列天线
梁宇宏, 邓宓原, 张云, 温剑
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020224
摘要(30) HTML全文(15) PDF(7)
摘要:
针对传统和差阵列天线旁瓣抑制能力的不足,设计了一种应用于二次雷达的新型和差旁瓣抑制阵列天线. 该天线主要由前向阵列、后向单元、波束形成网络和互连的射频电缆构成,其中前向阵列和后向单元共同形成差波束. 采用遗传算法对各个天线单元的幅度和相位进行优化,使差波束在工作频带内能够覆盖和波束的旁瓣. 仿真和测试结果表明:在0.99~1.13 GHz的工作频带内,该天线具备与传统的和差阵列天线相同的和波束特性,并且在方位角范围内,能够实现差波束对和波束旁瓣的100%覆盖.
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(46) HTML全文(10) PDF(7)
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(43) HTML全文(8) PDF(4)
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.
动态调控电磁隐身表面
徐红欣, 陈艳蕊, 周永金, 肖诗逸
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021167
摘要(32) HTML全文(16) PDF(1)
摘要:
电磁隐身表面在雷达通信与隐身领域具有重要的意义. 本文首先从带内透波/带外反射隐身表面、带内透波/带外吸波隐身表面、带内吸波/透波和电磁感知隐身超表面四部分介绍了电磁隐身表面的研究进展,并提出了一种动态调控电磁隐身超表面,利用PIN二极管实现通带可开关带外吸收的超表面. 当PIN二极管断开时,在11.34 GHz处出现窄带透明窗口,在带外4.8~11.0 GHz和13.5~16.0 GHz的吸波性能均在−10 dB左右;当PIN二极管导通时,吸波频段的吸波性能基本无变化,但关闭了11.34 GHz处的窄带透明窗,从而实现了通带可开关的吸透一体化超表面,在现代军事雷达中有重要应用前景.
基于编码电磁超表面的Bessel波束设计
冯强, 林屹峰, 单明明, 李龙
当前状态:  doi: 10.12665/j.cjors.2020011
摘要(66) HTML全文(23) PDF(10)
摘要:
编码电磁超表面构成信息超材料研究领域的一个分支. 本文中提出了基于编码电磁超表面的Bessel波束产生设计方法,为Bessel波束的产生与调控提供了新的解决方案;同时对基于电磁超表面的Bessel波束产生与设计的基本方法进行了梳理总结. 首先通过反射型编码电磁超表面分别设计了不同类型的Bessel波束,包括单波束零阶Bessel波束、双波束零阶Bessel波束、单波束高阶Bessel波束以及双波束高阶Bessel波束;然后对于每一种类型的Bessel波束分别对应给出了有关的设计理论和方法,并通过全波电磁仿真的方法进行了相应的仿真验证;最后,鉴于信息超材料技术的发展,基于编码电磁超表面的Bessel波束设计可以进一步地应用于信息超材料有关的系统设计,如近场无线信息/能量传输、近场雷达探测与成像,这也为信息超材料提供了一种可供选择的应用场景.
基于PT对称的亚波长谐振耦合超灵敏传感
车衍子亦, 廖志斌, 彭星, 廖臻
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021161
摘要(59) HTML全文(15) PDF(17)
摘要:
为进一步实现超灵敏传感测量能力, 文中提出了一种将宇称-时间(parity time, PT)对称与金属螺旋结构相结合的设计方案. 将电阻元件引入亚波长谐振单元, 实现复数的谐振频率, 令整个耦合系统的PT对称; 通过改变相邻谐振单元之间的距离, 使耦合系统达到奇异点(exceptional point, EP); 利用EP附近对微扰的超灵敏响应, 实现耦合系统对位移的超灵敏传感, 并进行了理论分析、数值仿真和实验测量. 结果表明, 对于0.05个波长的极小位移量, 基于PT对称的金属螺旋结构测量系统比传统的测量系统能得到更大的频率变化, 证实了本方案具有更高的灵敏度. 本系统同时还具有易构造、低剖面等特点, 在建筑工程、建筑探测等方面有着广泛的应用前景.
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(69) HTML全文(15) PDF(7)
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.
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(40) HTML全文(10) PDF(3)
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之间存在明显谷区结构,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.
一种双宽带雷达散射截面减缩的超表面设计方法
王维婧, 史琰, 孟赞奎, 孟浩轩
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021073
摘要(46) HTML全文(15) PDF(2)
摘要:
超表面由于其灵活的电磁波调控能力而受到广泛关注,基于其在雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩设计中受限于工作频带单一、设计通用性低的问题,文中提出一种新型的叠层型超表面设计方法,来灵活实现双宽带的RCS减缩. 首先设计了工作在两个频段且具有极化旋转特性的超表面结构及低通频率选择表面(frequency selective surface, FSS),并将其与两个极化旋转超表面相集成,形成了具有双频带极化旋转特性的超表面结构;并基于极化相消原理,将该阵列进行旋转排布,形成2×2的阵列结构,以实现在6.6~12.7 GHz和27.8~38.1 GHz两个频带内−10 dB的RCS减缩. 对所设计的超表面结构进行实物加工,实测结果与仿真结果对比吻合良好,从而验证了双带RCS减缩的良好特性.
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(64) HTML全文(17) PDF(4)
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.
基于数字超表面的低剖面波束控制天线
盛丽丽, 曹卫平, 梅立荣, 张顺岚, 林艺香, 陆路聪
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021123
摘要(48) HTML全文(8) PDF(6)
摘要:
针对现有透射型超表面剖面高、难以可重构以及波束控制天线体积大的问题,提出一种基于单层数字超表面的波束偏转和宽窄波束切换天线实现方案. 数字超表面由5×7个双方环单元构成,通过在双方环单元中放置一个PIN二极管实现1比特的数字编码. 馈源天线采用具有寄生条带的微带背馈结构,数字超表面置于天线上方0.096λ0的高度,通过控制每一列PIN二极管的偏置电压实现对天线波束的操控. 天线实测结果表明,在中心工作频率3.6 GHz处,波束偏转范围为0°~ ±45°;窄波束时增益8.5 dBi,宽波束时增益6.7 dBi,同时宽波束天线的3 dB波束宽度约为窄波束天线的两倍, 测试结果与仿真结果吻合较好. 该天线具有低剖面多功能特点,可应用在车载通信和机载通信等多个领域.
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(62) HTML全文(18) PDF(7)
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(33) HTML全文(11) PDF(0)
摘要:
针对磁屏蔽体在低频脉冲磁场环境中可能存在的磁饱和问题,利用试验方法开展了磁饱和效应研究,证实了常规工程屏蔽体可在低频脉冲磁场环境中达到磁饱和状态,并通过观测屏蔽效能的变化获得了磁饱和规律,同时分析了磁饱和效应对屏蔽效能的影响及其与屏蔽体的材料磁导率、壳体厚度、外形尺寸等参数的关系. 研究表明:磁屏蔽体屏蔽效能在磁饱和效应影响下,呈现出明显的动态变化特点,具有与屏蔽壳体磁导率类似的变化趋势;壳体厚度2 mm以内、长宽高为2 m×2 m×2 m左右的屏蔽体在上升时间为300 μs、持续时间为1.2 ms的磁场环境中,达到磁饱和状态的磁化场强度约为10 mT左右,其磁饱和难易程度与磁导率及外形尺寸负相关,与壳体厚度正相关. 试验研究结果与理论分析结论一致,可为磁屏蔽体的科学合理设计提供参考,具有较高的工程应用价值.
面向光纤多模选择性激发的电磁超表面设计
冯磊, 张杰, 武霖, 钱超, 陈红胜, 高飞
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021133
摘要(59) HTML全文(15) PDF(6)
摘要:
由于电磁超表面具有平面化、易集成、设计灵活等优点,近年来在光纤模分复用领域引起了广泛关注. 如何实现不同光纤模式的选择性激发是光纤模分复用需要解决的关键问题. 目前已报道的利用正交光学偏振态实现多模选择性激发的方法受偏振态数量限制无法拓展选择性激发的模式个数. 相较于偏振自由度,光学频率自由度更为丰富. 文中提出在不同频率处实现多模选择性激发介质超表面设计方案,且选择性激发的模式个数具有可拓展性;采用分象限设计的方法设计介质超表面结构,前三个象限利用遍历搜索确定单元结构. 针对遍历搜索所能设计的单元个数有限无法保证找到所需结构的问题,文中利用深度学习对第四象限中的单元结构进行了反向设计,实现了频率控制两个模式的模分复用. 该研究方案和利用深度学习对结构进行反向设计的方法为光纤中实现多模复用提供了一种新的思路,在通信领域具有潜在的应用前景.
2比特激励编码超构表面的辐射与散射调控
李思佳, 韩博文, 黄国帅, 李卓越, 曹祥玉
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021111
摘要(83) HTML全文(29) PDF(11)
摘要:
超构表面(metasurface, MS)是当前电磁领域研究的热点和前沿,它能够有效调控电磁波. 2比特数字编码MS由于不同形态单元个数的增加,增强了散射和辐射控制的灵活性,为更好的隐身效果、更宽的带宽以及多功能的实现提供了可能. 文中将分形磁电偶极子天线结构和极化控制MS单元有机融合,构建出激励MS单元,通过结构变换和数字编码,提出了2比特可激励编码MS,设计了拓扑结构,仿真和实验验证了辐射与散射调控的多功能特征. 设计的2比特激励编码MS在天线RCS减缩和未来无线通信系统领域具有潜在的应用价值.
面向多场景电磁伪装的可重构石墨烯超表面研究
李佳成, 杨锐, 郭海琼
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021160
摘要(83) HTML全文(23) PDF(192)
摘要:
本文提出了基于石墨烯超表面的可重构二面角形伪装平台和柔性伪装毯,通过控制石墨烯超表面单元的费米能级,将目标的电磁散射特性融入背景环境,使得敌方难以将目标与背景分离. 具体而言,对于加载了该石墨烯超表面的目标,当其处于较为平整地面上能够有效模拟准镜像反射,当其处于高粗糙度背景下能实现漫散射的效果,而当其处于粗糙度小于目标物理尺寸的低粗糙度环境中,则能够呈现出部分镜像反射和部分随机漫散射的电磁散射特征. 本文提出的面向多场景电磁伪装的可重构石墨烯超表面为陆基电磁伪装的动态调控设计提供了一种新的思路.
一种采用吸波透波超表面的天线RCS宽带减缩新方法
马于惠, 刘璐, 贾帅宇, 王祎昊, 李妍
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021116
摘要(39) HTML全文(15) PDF(169)
摘要:
设计了一款具有吸波/透波双重特性的超表面,并将其用于微带天线的覆层,实现天线雷达散射截面(radar cross section, RCS)的宽带减缩. 将传统的结构性吸波材料金属单元用氮化钽材料置换,提升了吸波带宽. 同时,将吸波材料与频率选择表面相结合,实现了覆层对于不同来波方向的电磁波分别呈现吸波/透波两种截然不同的电磁特性. 将覆层置于天线上方,当天线工作时,天线辐射的电磁波可以完美穿过覆层,因此对于天线的辐射特性不会造成影响. 当雷达波照射至天线时,覆层所呈现的宽带吸波特性可最大程度降低天线的RCS. 仿真结果表明:使用本文所设计的吸波/透波超表面作为天线覆层时,天线的辐射特性几乎未发生变化;而天线的单站RCS最大减缩量可达20 dB以上,减缩带宽可达5~19 GHz;同时,天线的单、双站RCS在较宽的角度范围内也得到明显的缩减.
太赫兹波束可调谐的编码超表面设计
李增霖, 唐华伟, 徐文霞, 杨耸岳, 史金辉
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021121
摘要(62) HTML全文(14) PDF(9)
摘要:
编码超表面可以通过编码序列设计对波束进行灵活调控,文中提出一种基于二氧化钒(VO2)的可调谐太赫兹编码超表面,设计中借助可调谐单元与不可调谐单元,通过VO2由绝缘态到金属态的相变,在0.97 THz处实现了多种远场波束的动态切换. 此外,还设计了双频带太赫兹编码超表面,在0.97和1.97 THz两个不同频率下均可实现双波束. 这项工作为设计可调谐编码超表面、实现波束间灵活调控开辟了一条新的途径,将在通信和雷达领域具有广泛的应用前景.
基于智能反射面的无线抗干扰通信方法
孙艺夫, 安康, 朱勇刚, 李程, 李勇
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021118
摘要(102) HTML全文(16) PDF(13)
摘要:
由于无线信道的开放性,当前无线通信系统愈发受到恶意干扰攻击. 为了提高无线通信干扰能力,提出了一种基于智能反射面(intelligent reflecting surface, IRS)的抗干扰通信方法. 针对IRS辅助的通信抗干扰系统,考虑在用户接收信干噪比约束和连续相移约束下,建立非线性、多变量耦合的功率最小化资源分配模型,以实现频谱和能量性能的双向提升. 利用交替优化和半正定松弛求解原变量耦合的非凸优化问题,以得到最优发射波束和IRS相移. 此外,针对模型求解的复杂度高的问题,还提出了一种低复杂度算法以得到发射波束的低复杂度闭式解. 同时,我们进一步提出了一种实用且快速响应的经验算法,以应对时变高动态干扰. 仿真结果表明,与现有未引入RIS的方案相比,所提算法在各种情况下收敛迅速,并且功率消耗和干扰容限都有约30 dB的性能提升.
小型化超材料吸波体设计与电磁吸收分析
雷晓勇, 霍树云, 李燕, 王蒙军, 孙喆, 于河源, 李尔平
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021078
摘要(59) HTML全文(13) PDF(2)
摘要:
为解决高频率、高集成度电子设备的电磁辐射问题,提出了一种类似“三明治”的超材料吸波体结构. 该结构的金属层印刷在FR4基板两侧,利用顶层两组金属条增加谐振点,实现带宽拓展. 采用S参数反演得到本构参数,同时通过等效电路模型和表面电流分布验证该结构的吸波机理,并进行了实物的加工和测量. 整个吸波体的单元尺寸为0.1$ {\lambda }_{\rm{L}} $×0.1$ {\lambda }_{\rm{L}} $($ {\lambda }_{\rm{L}} $为最低截止频率对应的波长),厚度仅为0.062$ {\lambda }_{\rm{L}} $,实测结果表明在不同极化方式下10~18 GHz的吸收率均高于90%,仿真与实测结果具有较好的一致性. 该结构具有小型化、超宽带、高吸收率、极化不敏感等特点,为小型电子设备的辐射问题提供了一种新型电磁辐射抑制设计方法.
一种基于超表面的方向图可重构天线
张永亮, 蔡垚, 刘丽娜, 巫钊, 魏永峰
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021094
摘要(52) HTML全文(12) PDF(7)
摘要:
为了满足日益增长的对多功能天线的需求,提出了一种基于超表面覆层的低剖面可重构天线. 该天线由三部分组成:矩形蘑菇型超表面覆层,缝隙耦合天线和简单的直流偏置控制电路. 通过分别调整两组PIN开关的工作状态,使得天线辐射表面的电流被改变,进而实现辐射方向图的重构. 通过仿真计算和优化,最终确定了天线的最优结构. 实测结果表明:天线可以在四种不同的状态下工作,其xoz面方向图可以在±30°之间切换;四种工作状态的共享−10 dB阻抗带宽为4.2%. 所提出的天线具有低剖面、高增益、低成本、操作简便等特点.
张衡一号卫星观测的地基VLF波电离层加热扰动特征
刘大鹏, 申旭辉, 杨德贺, 赵庶凡
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021044
摘要(41) HTML全文(16) PDF(2)
摘要:
电离层扰动主要由太阳活动和地球表面活动引起,通过对已知地基甚低频(very low frequency, VLF)波发射源引发的等离子体扰动进行特征研究,对于认识电离层环境变化具有重要的参考意义. 本文主要介绍了张衡一号01卫星原位探测科学载荷等离子体分析仪(plasma analyzer package, PAP)观测系统和数据产出,对该载荷在507 km轨道原位观测的、由地基NWC站大功率VLF人工源辐射引起的电离层加热扰动现象及特征进行了总结和分析. 观测结果表明:氧离子密度、离子温度、离子漂移速度等多个原位观测量在夜侧轨道均同时记录到NWC站上空北侧约50~500 km区域出现的电离层加热扰动现象,扰动持续范围约为300~400 km;通过对相同轨道电场数据进行功率谱计算可知,该区域电场增强主要频率与NWC站发射频率相同. 上述观测结果验证了张衡一号01卫星PAP对电离层离子参量扰动现象具有一定的探测分辨能力,地基大功率VLF电波能够对电离层等离子体环境产生明显的扰动影响,且扰动区域相对于发射源位置向磁赤道方向发生偏移.
基于电阻膜的超宽带超材料吸波体设计
孔祥林, 马洪宇, 陈鹏, 梁仓, 王伟华, 韩奎, 张生俊, 刘晓春, 赵雷, 沈晓鹏
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021126
摘要(41) HTML全文(16) PDF(5)
摘要:
为了满足宽带电磁隐身需求,提出了一种完全覆盖C~Ka波段、部分覆盖S和U波段的超材料吸波体. 吸波体由四层不同方块电阻的方形电阻膜及泡沫介质基板构成,多层电阻膜结构有效地向两侧拓宽了吸收带宽. 为了分析吸波体的电磁吸收机理,建立并分析了该吸波体的精确等效电路模型. 仿真结果表明,在3.16~51.6 GHz(相对带宽为176.9%)工作频带内,对TE和TM波均能实现88%以上的吸收率,并且对入射角度具有稳定性. 制作、加工了样品,并进行了测试,实测结果与等效电路计算、全波仿真结果均具有较好的一致性,表明该吸波体在电磁隐身领域具有重要的应用价值.
基于相互无偏基和拟合优度检验的频谱感知方法
吴皓, 张涛, 陈跃, 王海泉, 潘鹏
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021008
摘要(58) HTML全文(23) PDF(0)
摘要:
频谱感知是认知无线电中最重要的技术之一. 基于相互无偏基(mutually unbiased bases, MUB)矩阵,提出了改进的KS(Kolmogorov-Smirnov)拟合优度检验方法. 所提方法充分利用MUB的弱相关性,对接收的样本信号做数据处理,以扩大样本的规模,从而提高检验性能. 蒙特卡洛模拟仿真结果表明,在接收样本数量有限并且噪声服从高斯分布的情况下,本文提出的方法对于接收信号的检测概率要高于常规的KS检验方法.
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(48) HTML全文(17) PDF(1)
摘要:
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.
开槽深度和坡度对高频高阶模带宽和中心频移的影响
丁学用, 王连胜
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021136
摘要(67) HTML全文(32) PDF(7)
摘要:
为对构建太赫兹频率下高阶单模工作的同轴布喇格谐振腔提供理论依据,基于模式耦合理论,比较研究了不同开槽深度和不同开槽坡度形状及坡度角对工作在太赫兹频率高频高阶耦合模式下工作模式和竞争模式带宽、中心频率偏移特性的影响. 结果表明:工作模式和竞争模式的带宽随着开槽深度的加深都变宽,但中心谐振频率点几乎没有偏移,槽深加深,带隙重叠现象会恶化,不利于模式选择;随着坡度角的增加,正圆锥形坡度方式时工作模式的中心频率点没有发生偏移,竞争模式中心频率点靠近工作模式中心频率点,不利于带隙重叠现象的抑制;倒圆锥形坡度方式时,随着坡度角的增大,竞争模式的中心频率点远离工作模式中心频率点,很好地抑制了带隙重叠;正圆锥形坡度和倒圆锥形坡度对带宽的影响都不大. 这些特性有利于拓展同轴布喇格结构作为反射器和滤波器的性能.
低剖面极化可重构超表面天线
张永亮, 方琴, 巫钊, 魏永峰
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021097
摘要(41) HTML全文(10) PDF(2)
摘要:
文中提出了一种低剖面极化可重构超表面天线,天线由三部分组成:3*4金属矩形贴片阵列组成的超表面覆层、缝隙耦合天线和直流偏置控制电路. 电路包括8个PIN二极管开关组成的四对开关(PIN1,PIN2,PIN3和PIN4)和直流偏置线,通过控制上述四对PIN开关的工作状态,天线可以在线极化、左旋圆极化和右旋圆极化三种极化状态之间转换. 对天线样机进行了加工并给出了实测反射系数、实际增益、轴比和归一化辐射方向图. 实测结果表明,天线在不同工作状态下的共享工作频带为4.0~5.4 GHz,−10 dB阻抗带宽为29.8%;3 dB轴比带宽为8.3%,从4.6~5.0 GHz;各状态下的实测增益相差不大,其平均增益都大于5 dBi. 仿真结果与实测结果吻合良好.
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(65) HTML全文(13) PDF(9)
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(57) HTML全文(15) PDF(8)
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.
基于人体起电实验外推超低电压研究
刘斌, 万发雨, 王健, 季启政, 杨铭, 冯娜
当前状态:  doi: 10.12665/j.cjors.2020235
摘要(45) HTML全文(21) PDF(4)
摘要:
随着电子工业技术的飞速发展,电子产品静电放电(electrostatic discharge, ESD)敏感度电压已经低于人体模型(human body model,HBM)电压50 V,然而现有防静电工作区配置要求标准只是针对于ESD敏感电压不低于HBM 100V的电子产品. 为了研究超低人体起电电压防静电工作区(electrostatic discharge protected area, EPA)配置,文中依据ANSI/ESD S20.20标准进行人体行走实验,在较高湿度条件下,选择对地电阻值远低于标准规定109 Ω的防静电地板与防静电鞋,测试人体起电的系统电阻及其行走起电电压. 基于短时间的实验数据利用切比雪夫不等式外推特定概率下最大可能电压,使短时间实验数据具有实践意义. 实验研究发现:虽然人体行走电压与其系统电阻之间呈正相关关系,但是离散性较大,仅通过系统电阻控制人体起电电压,无法得到良好的结果. 最后,依据外推电压对EPA的防护可靠性进行风险评估,提出了降低失效风险的建议和措施.
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(43) HTML全文(17) PDF(6)
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;其次在此基础上,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,并建立了雷达网探测范围评估模型. 仿真计算表明: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.
基于机器学习和卫星图像的路径损耗预测
何丹萍, 徐卓成, 曹惠云, 殷玥, 吴丽娜, 官科
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021064
摘要(51) HTML全文(25) PDF(4)
摘要:
基于反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)构建了一种路径损耗预测模型. 通过卫星图像的红、绿、蓝(red, green and blue,RGB)通道的颜色信息来表征无线通信电波传播路径的环境特征,结合路测点与基站的距离特征构建数据集,迭代训练网络参数,以预测传播路径损耗. 结果表明,对跨基站路测点的预测结果与实测数据之间的相关系数达到0.83,绝对平均误差控制在0.66 dB,标准差控制在6.65 dB,说明在缺乏某一场景的详细模型和材质参数时,本文模型也能可靠预测无线通信电波的传播路径损耗. 此外,本文信道模型与传统信道建模方法多方面的对比与分析表明,本文模型在相同计算资源下可以提供和传统信道建模方法相差很小的预测结果,同时大大缩短预测所需的时间,说明本文模型对传播路径损耗做出快速预测的能力可以用于无线通信网络系统的优化.
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(64) HTML全文(21) PDF(12)
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,并推导得到了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.
接收站位形对甚低频源定位精度的影响
彭锐, 顾旭东, 王市委, 陈欢, 李光剑, 罗凡, 汪鑫, 陆开昊, 倪彬彬, 赵正予
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021005
摘要(84) HTML全文(24) PDF(4)
摘要:
考虑到地球曲率的影响,文中使用基于球面模型的远距离多站时差定位算法来具体研究VLF源定位的精度. 针对四接收站下的方型布站和星型布站两类典型布站几何,使用蒙特卡洛随机试验的仿真方法计算了探测区域内接收系统对VLF源定位结果的均方根误差,分析了布站几何、基线长度和主站选择三类因素对定位精度的影响. 结果表明,提高基线长度可以有效提升定位精度,但是提升效果会随着基线增加而减弱. 星型布站相比于方型布站更具优越性,探测区域内的定位误差分布整体较低且没有明显方向性,更适合盲源目标定位. 星型布站下,主站选择在三角形中心位置时的定位精度要优于其他位置的结果. 研究结果对远距离VLF源定位系统的实际接收站点设置有着重要的参考价值.
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(58) HTML全文(20) PDF(6)
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.
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(51) HTML全文(15) PDF(5)
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)以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.
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(59) HTML全文(10) PDF(2)
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变化,并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,最终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.
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(50) HTML全文(14) PDF(8)
摘要:
文中介绍了一种K频段宽带双极化滤波喇叭天线设计. 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. 仿真与实验结果表明,该双极化天线的−10 dB阻抗带宽超过5 GHz,覆盖K/Ka卫星的下行频段,并在其上行频段实现了超过33.1 dB的带外抑制,天线效率超过58%,该天线可作为单元用于卫星下行频段的大型阵列天线设计.
非屏蔽多芯线缆耦合通道大电流注入等效试验方法
孙江宁, 潘晓东, 卢新福, 万浩江, 魏光辉
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021003
摘要(46) HTML全文(17) PDF(1)
摘要:
从非屏蔽多芯线缆单一线对大电流注入等效替代辐照模型出发,提出了单一线对的大电流注入严格等效辐照的试验方法. 以非屏蔽四芯线为试验对象,探索了非屏蔽多芯线缆终端响应规律,发现各线对并不能同时严格等效. 在此基础上,提出了非屏蔽线缆耦合通道加严等效的试验方法,并进行了试验验证. 试验结果证明,提出的大电流加严等效注入的方法是可以替代强场辐照试验的,解决了武器装备系统通过性试验的问题.
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(32) HTML全文(15) PDF(5)
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WRF数值天气预报模式预测气象要素,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.
南海海域海表面温度对低空大气波导数值模拟的影响研究
成印河, 徐剑辉, 张玉生, 郭相明, 游志伟
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021004
摘要(57) HTML全文(12) PDF(1)
摘要:
为了研究海表面温度(sea surface temperature, SST)对低空大气波导数值模拟的影响,针对南海海域基于天气研究与预报(weather research and forecasting, WRF)模式开展了不同SST对低空大气波导数值模拟的影响研究. 结果表明:精确的SST对低空大气波导数值模拟影响最大,其次是更新周期;美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)提供的最优插值SST给出的大气波导模拟结果最好,正确率为68.2%,且波导底高平均误差和标准差最小. 这是由于其模拟的相对湿度和气温变化较为准确,其次为气候预报再分析系统(climate forecast system reanalysis, CFSR)给出的SST方案较好;此外不同嵌套网格方式对大气波导数值模拟也有影响, 在最优方案中子网格模拟的大气波导正确率和发生概率分别提高了11.8%和10.4%,虚报率降低了2.4%. 该研究可为南海低空大气波导的精确预报提供技术支撑.
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(74) HTML全文(59) PDF(16)
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. 该模型建立在卷积神经网络(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.
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(42) HTML全文(22) PDF(0)
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动态以消除水流影响. 研究结果表明:对于一般协作式,当间隔角度$\left| \theta \right| \geqslant {38.53^ \circ }$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%.
电离层吸收衰减预测方法的比较研究
王严, 李雪, 尹文禄, 蔚娜, 娄鹏
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020269
摘要(90) HTML全文(28) PDF(4)
摘要:
本文对比分析了利用ITU半经验模型和3种电子碰撞模型预测天波链路电离层吸收衰减的方法. 利用中国参考电离层模型和质谱仪非相干散射大气模型构建背景电离层和背景大气,在构建的背景环境中利用三维射线追踪方法仿真分析由半经验模型和3种电子碰撞模型计算得到的电离层吸收衰减与电波频率、出射仰角、大圆距离的关系. 并进行了大圆距离100 km、200 km、400 km的短波通信测试试验,分析了各预测方法的准确度. 从试验结果来看,日间两种模型性能差异不大,而日落期利用电子碰撞模型预测得到的电离层吸收衰减优于以往采用的ITU半经验模型;在可用频段的较大频率处,实测值更接近电子碰撞模型. 仿真与试验均证实三种电子碰撞模型预测值相近,根据实际可获得大气中性成分数据.
2020年6月21日日环食电离层Es响应研究
刘瑶, 张鹦琪, 胡艳莉, 张雅彬, 邓忠新, 徐彬, 徐朝辉, 李江华
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020278
摘要(67) HTML全文(33) PDF(5)
摘要:
为研究日环食期间电离层Es演化过程,2020年6月21日日环食期间,利用VHF相干散射雷达、便携式垂测仪开展联合观测试验,得到日环食期间h′Es和foEs均呈现出先降低再增强的变化形态. 分析表明,该演化过程类似于快速日出日落对电离层Es的影响,其成因是日环食期间太阳活动作为辐射源经历了快速减弱、复原的一个过程. 本次试验观测结果,对研究和完善电离层Es形成机制、机理有重要意义.
基于HIE-FDTD方法的太赫兹频段石墨烯吸收器的设计
韩晓冰, 张辉, 梁冰洋, 周远国
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020276
摘要(106) HTML全文(40) PDF(8)
摘要:
应用混合显隐式时域有限差分(hybrid implicit-explicit FDTD, HIE-FDTD)方法对石墨烯吸收器进行数值模拟. 通过辅助差分方程(auxiliary difference equation, ADE)将石墨烯带内电导率引入到HIE-FDTD方法中并结合共形技术对设计的新型石墨烯吸收器完成了特性分析. 数值结果表明:该吸收器在2.68 THz附近吸收率可达到99.8%,而且在太赫兹频段下可以通过控制石墨烯的化学势和圆环宽度调整该吸收器的工作频率. 本文设计的环状结构吸收器结构简单,在检测器、传感器、滤波器等太赫兹器件方面具有潜在的应用.
基于强化学习的合作频谱分配算法
李冠雄, 李桂林
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020016
摘要(81) HTML全文(40) PDF(3)
摘要:
为了解决认知无线电网络中的频谱分配问题,提出了一种基于用户体验质量的合作强化学习频谱分配算法,将认知网络中的次用户模拟为强化学习中的智能体,并在次用户间引入合作机制,新加入用户可以吸收借鉴其他用户的强化学习经验,能够以更快的速度获得最佳的频谱分配方案. 并且在频谱分配过程中引入了主用户和次用户之间的价格博弈因素,允许主用户根据自身情况对授权频谱进行定价,研究了不同频谱价格对于次用户收益的影响,使算法更加贴近现实场景. 在系统评价方面,采用了平均意见得分模型对系统用户的服务质量进行直观展现. 仿真结果表明,该算法可有效提升用户服务质量和系统的通信性能,为认识用户间的频谱分配提供了一种有效的方案.
基于PIN开关的可重构双波段功率放大器设计
刘文进, 王皓, 南敬昌
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020273
摘要(98) HTML全文(64) PDF(12)
摘要:
为满足5G通信中多标准、多模式系统对功率放大器的需求,提出了一种新型的可重构双波段匹配电路结构. 首先,在输出匹配网络中加入分布式PIN开关,通过开关的闭合与断开实现两个双波段输出匹配电路的良好匹配;然后,基于带通滤波器理论设计的宽带输入匹配网络,能够实现1.5~2.5 GHz频段内的良好匹配. 为验证方法的有效性,采用CGH40010F GaN晶体管,设计并加工了一款工作在1.6 GHz&2.1 GHz、1.8 GHz&2.3 GHz的可重构双波段功率放大器. 实测结果显示:在四个频段可重构双波段功放的功率附加效率(power added efficiency, PAE)均大于46.2%,饱和输出功率大于39.09 dBm. 该功放具有电路复杂度和设计难度较低的特点,且每个波段都具有较高的输出功率和PAE,为设计可重构功放提供了一种可行的方案.
一种双模式短波对数周期天线设计
李虎, 任晓飞, 蔡志远, 袁英光
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020251
摘要(71) HTML全文(63) PDF(13)
摘要:
为了适应电离层传播特性,使短波天线更好地与电离层环境匹配,进行大纵深覆盖,提出了一种双模式短波对数周期天线设计. 天线在垂直方向上由两层水平极化对数周期天线构成,通过同相和反相两种激励模式,使得天线能够同时形成低仰角辐射和高仰角辐射. 理论仿真和实际测试表明:双模式短波对数周期天线在6~30 MHz频带内,两种模式的电压驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR)均小于2.5;低角模式仰角为20°左右,增益可达12 dBi;高角模式仰角为44°~60°左右,增益可达10 dBi. 该天线同时具备两种模式工作能力,有效改善了现有单对数周期天线覆盖能力,并为短波信号多径分离研究奠定了基础.
基于可开关桥式耦合结构的介质滤波开关
张朋飞, 刘疆, 秦伟, 陈建新
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020265
摘要(138) HTML全文(96) PDF(9)
摘要:
作为无线通信时分双工子系统的重要元件之一,目前绝大多数已报道的滤波开关是利用微带线结构实现的,然而其较高的损耗已逐渐不能满足通信系统的要求. 文中针对介质滤波器提出了一种可开关桥式耦合结构,该耦合结构由印刷电路板上的一部分金属带条和伸入介质腔体内部的两根金属探针构成. 将PIN管并联在金属带条上,通过控制PIN管的偏置电压从而实现对耦合路径的开和关. 为验证所提出结构的开关性能,本文设计、加工并测试了一款适用于5G应用的四阶介质滤波开关. 测试结果表明,该设计在打开状态下的插入损耗只有1.2 dB,在关闭状态下的隔离达到了50 dB. 与传统微带滤波开关相比,本设计具有更低的插入损耗和更高的隔离度.
非静止卫星星座地球站的等效全向辐射功率包络计算方法
张晓燕
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020241
摘要(138) HTML全文(112) PDF(18)
摘要:
新兴的非静止卫星(non geostationary orbit satellite, NGSO)星座系统可支持分布在地球任何位置的海量地面终端,NGSO星座系统大多使用与GSO卫星系统同频的频段,加上NGSO卫星系统在空、时、频、码等域的高动态特性,必然会对GSO卫星系统带来时变的频率干扰问题. 为解决NGSO星座系统上行链路对GSO系统最大辐射能量的计算问题,通过引入卫星地球站(earth station, ES)可设置范围、GSO可见轨位弧范围、ES处最小隔离角的计算、卫星ES天线最大可用发射增益,并通过完善计算步骤等,文中给出了NGSO星座系统上行等效全向辐射功率(equivalent isotropically radiated power, EIRP)包络的通用计算方法及一个计算示例. 通过分析可知,拟仿真系统的各项参数尤其是相关的干扰规避和减缓策略越详细,仿真结果就越接近系统工作的真实值. 本文方法可用于计算任何NGSO系统的上行EIRP包络,以便参与国际电信联盟《无线电规则》第22款上行等效功率通量密度的计算.
基于柱坐标抛物方程的海上雷达覆盖范围研究
汪路遥, 邓小川, 廖成, 杨巨涛, 冯菊
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020246
摘要(353) HTML全文(46) PDF(20)
摘要:
为预测雷达波在海面的全向传播特性,提出了基于柱坐标抛物方程(parabolic equation,PE)的电波传播模型,用于海上雷达覆盖范围的研究. 从亥姆霍兹方程出发,推导出柱坐标系下的前向PE形式. 再利用PE通解中三角函数的正交性,求解各电波传播模式的激励系数,结合分步傅里叶变换实现柱坐标PE的步进迭代算法,以预测电波在空间的传播特性. 数值算例表明:本文提出的柱坐标PE可突破传统三维直角坐标PE约30°的近轴传播的局限性,实现方向面上的全向计算;相较于准三维PE具有更高的计算精度. 基于上述方法,研究了大气波导、粗糙海面对雷达探测性能的影响,仿真结果对构建海上数字化战场具有重要的指导意义.
基于GNSS的武汉区域电离层TEC建模
吴伟铨, 周晨, 禹智斌, 左平兵, 赵家奇, 赵正予
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020228
摘要(348) HTML全文(139) PDF(17)
摘要:
为研究适用于区域电离层总电子含量(total electron content, TEC)建模的方法和估计策略,对传统单层假设下的几种建模方法和估计策略进行了比较分析. 基于我国中纬度武汉地区17个连续运行参考站的数据进行TEC建模,建模方法分别采用4×3阶多项式模型、2阶多项式模型、4阶球谐级数模型,估计策略使用分段常数估计策略和分段线性估计策略. 在传统单层假设的基础上,本文还提出了三层电离层TEC模型,该模型可以分别给出底部电离层、峰高电离层和顶部电离层的TEC. 研究结果表明,几种模型的天顶方向总电子含量拟合效果和欧洲轨道确定中心公布的电离层格网地图均具有较好的一致性,其中4阶球谐级数模型和分段线性估计策略效果最佳. 通过三层电离层模型,可以得到TEC与电离层高度之间的关系,多层电离层模型对空间目标监视和低轨卫星航天测控具有重要应用价值.
一种射线跟踪信道仿真的电磁参数选取方法
郭嘉琦, 赵友平
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020260
摘要(56) HTML全文(5) PDF(3)
摘要:
为了满足未来无线通信中信道建模日益增高的精度需求,针对射线跟踪信道仿真中电磁参数难以准确确定这一实际问题,提出了一种射线跟踪信道仿真的电磁参数选取方法. 该方法利用局部实测的无线电传播信息绘制出无线环境图,基于感知哈希算法快速对比实测与射线跟踪仿真的无线环境图,从而调整仿真环境中的电磁参数使仿真数据逼近测试结果. 针对多种材料构成的反射面,还提出了栅格化处理方法,用以提高信道预测精度. 实验室测试结果表明,使用本文参数选取方法仿真获取的接收功率均方根误差为2.7 dB,误差小于采用材料库查询电磁参数的传统方法误差.该方法能够避免对于难以测量环境的实测,同时可以更新(或补充)从材料库查询的电磁参数.
基于IVIF-VIKOR的雷达辐射源信号分选识别特征性能综合评价方法
普运伟, 吴海潇, 刘涛涛, 郭江
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020196
摘要(288) HTML全文(16) PDF(6)
摘要:
为解决雷达辐射源信号分选识别特征评价不够客观和缺乏评价依据等问题,提出了一种基于区间模糊原理以及模糊交叉熵和多准则折衷法的特征评价方法. 首先通过区间模糊原理建立信噪比分级评价模型,并基于汉明距离进行寻优得出信噪比权重. 其次结合信噪比权重和区间直觉模糊加权平均算子将分级模型整合成群决策矩阵,使用熵最大化法计算属性权重. 最后基于多准则折衷法框架,采取模糊交叉熵实现特征方案排序.仿真实验结果表明,所提方法能够给出与实际仿真实验相一致的分选识别特征评价排序结果,并优于逼近理想点方法,验证了所提方法的可行性和有效性.
基于谐波调谐的双频高效功率放大器设计
张少倩
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020262
摘要(38) HTML全文(8) PDF(6)
摘要:
为了满足无线通信系统对低功耗双频功放的需求,分析高效功放的阻抗条件,提出了一种新型双频输出匹配电路,包括谐波控制电路和基波匹配电路两部分. 首先,通过调谐晶体管的谐波阻抗减小漏极电压和漏极电流波形的重叠,从而提高功放的效率;其次,通过公式推导得出双频阻抗匹配电路参数,将晶体管在两个频率下的最佳基波阻抗匹配至50 Ω. 为验证方法的可行性,利用cree公司的10 W晶体管CGH40010设计了一款工作在1.9/2.6 GHz的双频高效功放,并进行了加工和测试. 测试结果表明,设计的双频功放在两个频率下的最大功率附加效率分别为72.5%、67.8%,最大输出功率分别为39.8 dBm、40.03 dBm. 该双频功放结构简单、计算方便,可以同时在两个频带高效工作,为多模多带通信系统提供了一种新颖的功放结构.
基于中心点回归的大场景SAR图像舰船检测方法
崔宗勇, 王晓雅, 施君南, 曹宗杰, 杨建宇
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020205
摘要(42) HTML全文(17) PDF(2)
摘要:
合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像舰船目标检测在军事和民用领域有着重要的应用. 然而随着SAR图像成像能力的提升,SAR成像场景越来越大,舰船目标检测存在两个难点:一是舰船目标在整幅图像中所占比例极小,很难与周围背景分开;二是靠岸舰船目标通常密集排列,目标之间难以区分. 目前常用基于锚框(anchor box)的检测方法容易造成大场景SAR图像中舰船目标的漏检. 为解决上述问题,本文提出了基于目标中心点的大场景SAR图像舰船目标检测方法. 在进行海陆快速分割的基础上,采用CenterNet无锚(anchor free)检测器,通过关键点估计来定位目标的中心点,并由中心点的信息回归得到目标边界来实现目标检测,从而有效避免了基于锚框的检测方法可能存在的漏检问题. 基于公开数据集SAR-ship-Dataset的试验表明,该方法能够精确检测大场景SAR图像中的舰船目标,检测率达到92.4%;针对密集排列目标,相较于SSD、YOLO、Fast R-CNN等方法,本文方法也能够获取最优检测性能.
抗舷外有源诱饵方法研究
刘业民, 李永祯, 邢世其, 王明珠, 黄大通
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2020242
摘要(57) HTML全文(14) PDF(1)
摘要:
以单脉冲测角系统为对象,从估计目标到达角(angle of arrival, AOA)的角度研究了如何对抗舷外有源诱饵干扰的问题. 首先,建立舷外有源诱饵形成质心干扰条件下的信号模型,并分析目标和舷外有源诱饵干扰回波的统计特性. 在此基础上,提出了两种目标到达角的估计方法:改进的最大似然角度估计方法和矩估计角度估计方法. 最后,通过蒙特卡洛仿真实验分析子脉冲数N、信干比(signal-to-interference ratio,SIR)和信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)等因素对所提方法估计性能的影响. 利用本文方法研究目标AOA概率分布函数的渐近统计特性,并与其他文献方法的算法复杂度以及克拉美-罗下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB)进行了性能对比,结果表明:目标AOA概率分布函数渐近服从于高斯分布特性,且随着子脉冲数N、SIR和SNR的增大,本文所提方法的估计性能越来越接近CRLB平方根. 理论分析和仿真实验验证了本文所提方法的可行性.
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2021 年 4 期目录
2021, (4): 1-2.  
摘要(286) HTML全文(40) PDF(41)
摘要:
综述
体声波介导磁电天线的研究进展与技术框架
任万春, 陈锶, 高杨, 李君儒, 彭春瑞
2021, 36(4): 491-497, 510.   doi: 10.13443/j.cjors.2020042202
摘要(292) HTML全文(40) PDF(54)
摘要:
为突破传统“电源型”天线尺寸微缩难、阻抗匹配难、辐射效率低等原理性桎梏,基于器件物理本质首次准确定义了体声波(bulk acoustic wave, BAW)介导的磁电(magnetoelectric, ME)耦合天线,即BAW ME天线. 这是一种新型“磁源型”天线或机械天线,其工作机理迥异于“电源型”天线,有望通过原理颠覆性创新根治这些问题. 在深入认识机械天线物理本质的基础上,对其进行了理论溯源、分类梳理. 以BAW ME天线为典型案例,综述了BAW ME天线技术的研究进展,分析了该技术所涉及的关键科学问题,进一步给出了解决这些问题的技术方案框架.
超表面调制天线的国内外最新进展
王军会
2021, 36(4): 498-510.   doi: 10.13443/j.cjors.2020042101
摘要(153) HTML全文(57) PDF(55)
摘要:
超表面调制天线是近年来从超材料技术中所衍生出来的前沿研究方向,对于新型电扫天线的设计具有重要意义,其具有低成本、低功耗、灵活可控等优势特性,在电磁场辐射、隐身等领域具有重要的应用前景。文章对电磁超表面进行了简要概述,总结了超表面调制天线的设计思路和工作机理,综述了国内外在超表面调制天线领域的研究进展和应用成果。最后阐述了当前超表面调制技术所面临的关键问题,并对超表面调制天线的未来发展前景进行了展望。
论文
固体火箭喷焰的尘埃等离子体非相干散射研究
冯杰, 郭立新, 徐彬, 吴健, 许正文, 赵海生, 马征征
2021, 36(4): 511-517, 531.   doi: 10.13443/j.cjors.2020042102
摘要(73) HTML全文(26) PDF(19)
摘要:
航天飞机通过电离层时,喷焰提供了相较于周围等离子体的高速中性气体,与背景电离层中的O+离子交换电荷,产生环形离子分布(也称Bump-on-tail分布),这将对非相干散射雷达(incoherent scattering radar, ISR)谱产生显著影响. 基于尘埃等离子体非相干散射理论,建立了固体火箭喷焰早期离子Bump-on-tail分布的非相干散射模型,模拟并分析了尘埃掺杂和分布函数对非相干散射谱的影响,进而对其响应机制进行了解释. 结果表明,尘埃组分的引入增强了离子谱,分布函数对离子谱线的影响则与生成等离子体的谐振频率有着密切关系. 该研究对于理解自然等离子体和人工等离子体的物理性质都具有重要意义.
部分浸没于海水中天线阻抗及辐射效率分析
赵越, 彭怀云, 李清亮
2021, 36(4): 518-523.   doi: 10.13443/j.cjors.2020041401
摘要(65) HTML全文(25) PDF(16)
摘要:
针对海洋环境中浮标天线的辐射性能问题,基于海水中短波、超短波频段高衰减的特性,提出了以海面为分界面,将天线分为水上、水下两部分考虑的假设,建立了部分浸没于海水中天线的理论计算模型,开展了天线输入阻抗测试实验,验证了假设和模型的正确性. 应用该模型,确定了天线的水上、水下部分阻抗共轭匹配条件下的工作频率范围,分析了不同入水深度、绝缘层半径以及绝缘层相对介电常数对辐射效率的影响. 结果表明:通过调节天线频率、天线调谐器阻抗、绝缘层材质及厚度等参数,可实现浮标天线的有效辐射,为海洋电磁波通信提供支撑.
低太赫兹频段ITU大气吸收模型伪线谱的修正研究
宋俊元, 富子豪, 赵雄文, 耿绥燕
2021, 36(4): 524-531.   doi: 10.12265/j.cjors.2020202
摘要(90) HTML全文(37) PDF(7)
摘要:
针对ITU建议书ITU-R P.676大气吸收模型在太赫兹频段误差偏大的问题,基于分子响应理论的大气模型(atmosphere model,AM)提出了一条低误差的、符合ITU模型规范的新伪线谱(new pseudo-line, nPL). 通过多目标粒子群算法对多参数进行拟合,设定多个目标函数,在尽可能不增大300 GHz以下大气吸收衰减计算误差的同时,减小了300 GHz以上太赫兹频段的误差. 结果表明:在标准大气压下使用nPL,使得ITU模型在900 GHz以内的大气吸收衰减计算误差得到了有效降低;在5~20 °C、0.6~1.0 atm条件下表现也较为良好. 本文所提的nPL模型提供了更精确的大气吸收衰减值,对未来太赫兹波的传输建模、仿真分析及系统设计均有指导意义.
一种超宽带超低相位噪声频率综合器
成斌, 沈文渊, 穆晓华, 邓立科, 税明月, 王斌
2021, 36(4): 532-538.   doi: 10.13443/j.cjors.2020041701
摘要(55) HTML全文(20) PDF(20)
摘要:
为了解决直接频率合成方法频带拓展困难和锁相频率合成方法相位噪声附加恶化严重的问题,设计了一种联合直接模拟频率合成和锁相频率合成的混频锁相频率综合器. 该频率综合器采用梳谱发生器激励超低相位噪声的偏移信号后,再将该信号插入锁相环进行环内混频,降低鉴相器的倍频次数进而优化输出信号的相位噪声,同时解决了超宽带混频锁相环的错锁问题. 该文设计的频率覆盖范围为12~24 GHz、步进为100 MHz的超宽带频率综合器实验测试表明:频率综合器在低频段12 GHz处相位噪声优于−116 dBc/Hz@1 kHz,在高频段24 GHz处相位噪声优于−109 dBc/Hz@1 kHz,相位噪声指标与直接模拟频率合成方法相当,均优于传统锁相方法20 dB以上. 本文混合频率合成方法具有超宽带和超低相位噪声的优点,可以用于高性能的电子设备和系统.
基于自相关函数的SRSF信号感知矩阵优化方法
吕明久, 许鹏程, 陈文锋, 杨军, 赵欣
2021, 36(4): 539-546.   doi: 10.13443/j.cjors.2020040805
摘要(60) HTML全文(21) PDF(10)
摘要:
根据随机步进频率(random stepped-frequency, RSF)信号特征,结合感知矩阵优化理论,提出了一种基于自相关函数的稀疏RSF (sparse RSF,SRSF)信号感知矩阵优化方法. 首先,在构建稀疏重构模型的基础上,给出了SRSF信号波形参数与感知矩阵构造方式的内在联系;然后,研究了感知矩阵互相关系数矩阵与信号自相关函数(模糊函数的零多普勒切面)的关系,得出在特定条件下两者等价的结论,进而将二维感知矩阵优化问题转化为一维自相关函数的波形优化设计问题;最后,利用基于自相关函数最大旁瓣与均值旁瓣联合约束的波形优化方法对上述结论进行了验证. 仿真实验验证了感知矩阵互相关系数与信号自相关函数的关系,且通过对波形的设计,实现了优化感知矩阵、提升信号稀疏重构性能的目的.
基于组合匹配的低残压宽带雷电防护方法研究
孟兆祥, 毕军建, 王玉明, 马立云
2021, 36(4): 547-552.   doi: 10.13443/j.cjors.2020062402
摘要(44) HTML全文(19) PDF(22)
摘要:
为提高四分之一波长微带线雷电保护器的带宽,降低输出残压,提出了分节微带线与串联电感的组合匹配设计方法. 仿真分析了四分之一波长微带线避雷器的不足,通过对分节微带线、串联电感的仿真优化,拓展了雷电保护电路的带宽,仿真结果表明防护电路在1 GHz到3 GHz内具有良好的电压驻波比即宽带特性. 利用电压梯度法实现器件间的组合匹配,防护电路实测结果表明,在注入组合波波形为1.2/50 μs & 8/20 μs,电压峰值为10 kV的雷电磁脉冲下,输出残压为79 V. 通过组合匹配方法设计的防护电路具有频带宽、残压低、易于调谐的特点,可用于天馈雷电防护.