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。
显示方式:
当前状态:
, 最新更新时间:
摘要:
针对空间微波能量收集的应用场景，提出了一种微带线行波激励的双端口双频双圆极化复合微带天线。该天线由一个工作在低频段的微带圆环和一个工作在高频段的微带圆片复合而成，分别由两种不同的正交十字缝隙耦合馈电，采用微带线级联依次相差90°顺序旋转四馈电实现圆极化，天线整体通过对称性结构设计，从不同端口输入可获得双圆极化性能。实验结果表明，在880~960 MHz频带和1.85~2.45 GHz频带内S11<-10dB，阻抗相对带宽分别为8.7%和30%；在885~920 MHz频带和1.86~2.43 GHz频带内轴比小于3dB，圆极化相对带宽分别为4%和29%；天线的方向性在工作频段内良好，在低频段增益达到5.4 dBic，在高频段增益达到7.7 dBic。该天线结构紧凑且加工简单，为双端口双频双圆极化天线的研究与设计提供了新思路。
针对空间微波能量收集的应用场景，提出了一种微带线行波激励的双端口双频双圆极化复合微带天线。该天线由一个工作在低频段的微带圆环和一个工作在高频段的微带圆片复合而成，分别由两种不同的正交十字缝隙耦合馈电，采用微带线级联依次相差90°顺序旋转四馈电实现圆极化，天线整体通过对称性结构设计，从不同端口输入可获得双圆极化性能。实验结果表明，在880~960 MHz频带和1.85~2.45 GHz频带内S11<-10dB，阻抗相对带宽分别为8.7%和30%；在885~920 MHz频带和1.86~2.43 GHz频带内轴比小于3dB，圆极化相对带宽分别为4%和29%；天线的方向性在工作频段内良好，在低频段增益达到5.4 dBic，在高频段增益达到7.7 dBic。该天线结构紧凑且加工简单，为双端口双频双圆极化天线的研究与设计提供了新思路。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2023024
摘要:
城市地下空间开发与轨道交通的快速发展对低阻地层岩溶发育区、断裂带的孔间电磁波CT探测需求越来越大。由于低阻地层对电磁波吸收大，为保证探测距离，必须降低频率。而现有的孔间电磁波CT正反演方法基于高频射线理论对幅度测量信息进行计算，用于低阻地层的低频电磁波CT正反演计算误差会增大，影响反演分辨率。为此，提出了适用于低阻地层条件低频电磁波CT的幅度相位联合正反演方法。推导了二维分层介质中一维 Sommerfeld 积分形式的张量格林函数，将其应用于低频频段散射场正演计算，计算地表面波效应的影响，提取了地表面波影响的包络特征；利用基于Laplace算子约束的迭代反演方法提高了低频信号反演分辨率。将所提方法应用于杭州三江汇地区70 m距离与武汉龙泉山某地铁线岩溶发育区27 m距离反演，在龙泉山成功探测到高度为1.1 m的溶洞，验证了该方法的正确性。
城市地下空间开发与轨道交通的快速发展对低阻地层岩溶发育区、断裂带的孔间电磁波CT探测需求越来越大。由于低阻地层对电磁波吸收大，为保证探测距离，必须降低频率。而现有的孔间电磁波CT正反演方法基于高频射线理论对幅度测量信息进行计算，用于低阻地层的低频电磁波CT正反演计算误差会增大，影响反演分辨率。为此，提出了适用于低阻地层条件低频电磁波CT的幅度相位联合正反演方法。推导了二维分层介质中一维 Sommerfeld 积分形式的张量格林函数，将其应用于低频频段散射场正演计算，计算地表面波效应的影响，提取了地表面波影响的包络特征；利用基于Laplace算子约束的迭代反演方法提高了低频信号反演分辨率。将所提方法应用于杭州三江汇地区70 m距离与武汉龙泉山某地铁线岩溶发育区27 m距离反演，在龙泉山成功探测到高度为1.1 m的溶洞，验证了该方法的正确性。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2023036
摘要:
针对等离子体漂移测量技术中干涉仪测向存在相位模糊、短波干扰导致测向误差等问题，改进了基于相控阵电离层垂直探测的等离子体漂移测量技术。采用波束形成测向方法，利用二维搜索方法确定最大峰值信号对应的方位角和天顶角，此即为信号实际来波方向，提升回波方向测量的稳健性；采用时间内插技术提升定频探测频率个数的同时缩短定频探测时间，增加有效等离子体反射回波点数；针对同频干扰和“条状”干扰，采用干扰避让技术，确保受干扰的信号不参与后续测向处理，同时采用多普勒域能量曲线来确定有效回波的高度范围，提升等离子体回波速度估计的准确性。与海南富克站部署的DPS-4D电离层测高仪实测结果对比验证了本文所提方法的有效性.
针对等离子体漂移测量技术中干涉仪测向存在相位模糊、短波干扰导致测向误差等问题，改进了基于相控阵电离层垂直探测的等离子体漂移测量技术。采用波束形成测向方法，利用二维搜索方法确定最大峰值信号对应的方位角和天顶角，此即为信号实际来波方向，提升回波方向测量的稳健性；采用时间内插技术提升定频探测频率个数的同时缩短定频探测时间，增加有效等离子体反射回波点数；针对同频干扰和“条状”干扰，采用干扰避让技术，确保受干扰的信号不参与后续测向处理，同时采用多普勒域能量曲线来确定有效回波的高度范围，提升等离子体回波速度估计的准确性。与海南富克站部署的DPS-4D电离层测高仪实测结果对比验证了本文所提方法的有效性.
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2023103
摘要:
为满足现代多功能雷达系统对带宽、剖面高度以及扫描性能的需求，本文提出了一种工作在2~6 GHz的超宽带相控阵天线. 该天线在具有宽带宽角扫描能力的同时，还有低剖面和全介质集成的优点. 组成该天线阵列的单元由双极化的印刷偶极子贴片、不平衡馈电巴伦、基于超表面的宽角阻抗匹配层(wide-angle impedance matching layers, WAIMs)以及金属地板组成. 偶极子末端带接地柱的圆形耦合贴片增加了单元间的耦合强度，提高了工作带宽；基于超表面的WAIMs的引入在提升天线的扫描能力的同时降低了天线的剖面；天线各个介质层中进行了周期性的打孔以抑制共模谐振和表面波. 仿真结果表明，该天线单元在2~6 GHz的工作频带内，E面±60°和H面±60°扫描时能够实现有源驻波小于2.3，正交端口间的隔离度优于20 dB. 并利用多层印刷电路板工艺，对天线实物进行了加工和测试，测试结果与仿真结果具有较好的一致性. 该相控阵天线具有超宽带、低剖面、宽角扫描以及全介质集成的特点，为多功能雷达系统提供了一种新的天线结构.
为满足现代多功能雷达系统对带宽、剖面高度以及扫描性能的需求，本文提出了一种工作在2~6 GHz的超宽带相控阵天线. 该天线在具有宽带宽角扫描能力的同时，还有低剖面和全介质集成的优点. 组成该天线阵列的单元由双极化的印刷偶极子贴片、不平衡馈电巴伦、基于超表面的宽角阻抗匹配层(wide-angle impedance matching layers, WAIMs)以及金属地板组成. 偶极子末端带接地柱的圆形耦合贴片增加了单元间的耦合强度，提高了工作带宽；基于超表面的WAIMs的引入在提升天线的扫描能力的同时降低了天线的剖面；天线各个介质层中进行了周期性的打孔以抑制共模谐振和表面波. 仿真结果表明，该天线单元在2~6 GHz的工作频带内，E面±60°和H面±60°扫描时能够实现有源驻波小于2.3，正交端口间的隔离度优于20 dB. 并利用多层印刷电路板工艺，对天线实物进行了加工和测试，测试结果与仿真结果具有较好的一致性. 该相控阵天线具有超宽带、低剖面、宽角扫描以及全介质集成的特点，为多功能雷达系统提供了一种新的天线结构.
当前状态:
, 最新更新时间:
摘要:
根据光波折射率计算公式和ITU-R建议书中水汽密度经验公式，给出了一种新的光波大气折射率计算公式形式；借鉴Hopfield折射率静力项剖面模型和ITU-R建议书中水汽密度剖面模型，给出了一种基于历史气象探空数据构建光波大气折射率剖面模型的方法. 以青岛地区为例，通过对1986年-1995年历史气象探空数据的处理并结合参考标准大气，建立了适合当地的光波大气折射率剖面模型；统计剖面模型预测折射率剖面与实测折射率剖面的均方根误差，结果表明：构建的剖面模型具有较好的预测精度，这对光学外测设备的折光修正数据处理具有很好的参考价值.
根据光波折射率计算公式和ITU-R建议书中水汽密度经验公式，给出了一种新的光波大气折射率计算公式形式；借鉴Hopfield折射率静力项剖面模型和ITU-R建议书中水汽密度剖面模型，给出了一种基于历史气象探空数据构建光波大气折射率剖面模型的方法. 以青岛地区为例，通过对1986年-1995年历史气象探空数据的处理并结合参考标准大气，建立了适合当地的光波大气折射率剖面模型；统计剖面模型预测折射率剖面与实测折射率剖面的均方根误差，结果表明：构建的剖面模型具有较好的预测精度，这对光学外测设备的折光修正数据处理具有很好的参考价值.
当前状态:
, 最新更新时间:
摘要:
由于受地层水矿化度的影响，导致复杂油气储层电性特征复杂，采用电阻率测量方法较难对复杂储层流体进行准确评价与识别；但介电常数受地层水矿化度影响小，并且水的介电常数远大于油气介电常数。通过电磁波传播测井仪测量地层介电常数可有效准确区分油气储层与水层，其地层响应转换图版的精准性对复杂储层流体的准确评价至关重要。本文基于等效磁偶极子模型推导了层状介质中1GHz电磁波传播计算公式，提出将测量探头几何工程参数融入有限元精确仿真方法，采用COMSOL Multiphysics建立了1:1有限元仿真模型，分析了探头几何工程参数对地层转换图版的影响。并搭建实验系统测量理论仿真的准确性，测量结果显示基于精确仿真方法得到介电常数与真实值的相对误差小于1%。研制出电磁波传播测井仪，并在某油田开展了非常规页岩油气测井应用。
由于受地层水矿化度的影响，导致复杂油气储层电性特征复杂，采用电阻率测量方法较难对复杂储层流体进行准确评价与识别；但介电常数受地层水矿化度影响小，并且水的介电常数远大于油气介电常数。通过电磁波传播测井仪测量地层介电常数可有效准确区分油气储层与水层，其地层响应转换图版的精准性对复杂储层流体的准确评价至关重要。本文基于等效磁偶极子模型推导了层状介质中1GHz电磁波传播计算公式，提出将测量探头几何工程参数融入有限元精确仿真方法，采用COMSOL Multiphysics建立了1:1有限元仿真模型，分析了探头几何工程参数对地层转换图版的影响。并搭建实验系统测量理论仿真的准确性，测量结果显示基于精确仿真方法得到介电常数与真实值的相对误差小于1%。研制出电磁波传播测井仪，并在某油田开展了非常规页岩油气测井应用。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2023051
摘要:
低轨巨型星座规模较大，造成星座间的干扰场景复杂且干扰分析计算量较大，目前计算星座间干扰主要采用单点推演计算的方式，计算复杂度较高，无法满足当前巨型星座干扰计算时效性要求. 针对星座干扰计算中的集总干扰计算算法复杂度优化问题，提出了面向巨型星座的干扰计算等效方法，在链路选择方面，利用地面站视场内卫星空间分布特性，建立了星座链路选择等效模型，减少了链路选择的计算量；在单链路干扰计算方面，针对天线增益、传播损耗、极化隔离系数等参量的复杂计算，提出了巨型星座合计增益等效因子，降低了链路干扰计算复杂度. 以Starlink、OneWeb星座为例进行试验验证，结果表明所提方法可用于巨型星座低复杂度等效计算，与单点推演相比，算复杂度降低了90%以上，有效提高了巨型星座频率兼容分析的时效性.
低轨巨型星座规模较大，造成星座间的干扰场景复杂且干扰分析计算量较大，目前计算星座间干扰主要采用单点推演计算的方式，计算复杂度较高，无法满足当前巨型星座干扰计算时效性要求. 针对星座干扰计算中的集总干扰计算算法复杂度优化问题，提出了面向巨型星座的干扰计算等效方法，在链路选择方面，利用地面站视场内卫星空间分布特性，建立了星座链路选择等效模型，减少了链路选择的计算量；在单链路干扰计算方面，针对天线增益、传播损耗、极化隔离系数等参量的复杂计算，提出了巨型星座合计增益等效因子，降低了链路干扰计算复杂度. 以Starlink、OneWeb星座为例进行试验验证，结果表明所提方法可用于巨型星座低复杂度等效计算，与单点推演相比，算复杂度降低了90%以上，有效提高了巨型星座频率兼容分析的时效性.
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2023033
摘要:
地物环境特性差异是不同地物之间散射特性差异的主要因素，该文针对不同地物散射特性差异影响因素难以量化的难题，利用车载微波散射计和环境参数测试系统开展以玉米、大豆、胡萝卜及裸地等多种不同地物为对象的散射特性对比试验，研究了不同地物之间的散射特性差异，以及其生长状态的改变对散射特性的影响，建立了一种关联环境参数的地物散射模型；并利用单类型多地物散射系数估算了大区域复合地物散射系数，，与实测数据对比误差小于4 dB，说明了推算方法的有效性，也为复杂场景地杂波预测研究提供支撑.
地物环境特性差异是不同地物之间散射特性差异的主要因素，该文针对不同地物散射特性差异影响因素难以量化的难题，利用车载微波散射计和环境参数测试系统开展以玉米、大豆、胡萝卜及裸地等多种不同地物为对象的散射特性对比试验，研究了不同地物之间的散射特性差异，以及其生长状态的改变对散射特性的影响，建立了一种关联环境参数的地物散射模型；并利用单类型多地物散射系数估算了大区域复合地物散射系数，，与实测数据对比误差小于4 dB，说明了推算方法的有效性，也为复杂场景地杂波预测研究提供支撑.
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2023049
摘要:
基于2017—2019年我国利用欧洲的EISCAT加热装置开展电离层调制加热的实验数据，分析获得高纬度电离层调制加热激励特低频/甚低频（ULF/VLF）电磁波辐射特性. 实验采用自然电流调制和双频双波束调制两种加热模式，分析两种加热模式下加热功率、加热波极化、辐射频率和地磁扰动对ULF/VLF电磁波强度的影响. 研究结果表明：激励辐射波强度与加热功率近似成正比例关系，自然电流调制模式和双频双波束调制激励辐射波的功率比例系数分别约为1.7和2.1；相对O波极化方式，加热波采用X极化波更有利于激励ULF/VLF电磁波辐射；随着辐射波频率的增加，辐射波强度先增加后减小，但自然电流调制激励辐射波强度最大值出现在2 kHz附近，双频双波束模式激励辐射波强度最大值出现在8~14 kHz；自然电流调制加热激励辐射源强度依赖于电离层中自然电流的大小，而双频双波束模式激励辐射波强度与自然电流强弱相关性较小. 最后，针对目前电离层调制加热的热点问题：双频双波束调制加热形成ULF/VLF辐射源到底处于电离层中什么位置？采用实验和理论相结合的分析方法，对比两种加热模式激励ULF/VLF电磁波传播特性的差异，表明双频双波束调制模式辐射源的传播特性更加符合辐射源位于F层情形.
基于2017—2019年我国利用欧洲的EISCAT加热装置开展电离层调制加热的实验数据，分析获得高纬度电离层调制加热激励特低频/甚低频（ULF/VLF）电磁波辐射特性. 实验采用自然电流调制和双频双波束调制两种加热模式，分析两种加热模式下加热功率、加热波极化、辐射频率和地磁扰动对ULF/VLF电磁波强度的影响. 研究结果表明：激励辐射波强度与加热功率近似成正比例关系，自然电流调制模式和双频双波束调制激励辐射波的功率比例系数分别约为1.7和2.1；相对O波极化方式，加热波采用X极化波更有利于激励ULF/VLF电磁波辐射；随着辐射波频率的增加，辐射波强度先增加后减小，但自然电流调制激励辐射波强度最大值出现在2 kHz附近，双频双波束模式激励辐射波强度最大值出现在8~14 kHz；自然电流调制加热激励辐射源强度依赖于电离层中自然电流的大小，而双频双波束模式激励辐射波强度与自然电流强弱相关性较小. 最后，针对目前电离层调制加热的热点问题：双频双波束调制加热形成ULF/VLF辐射源到底处于电离层中什么位置？采用实验和理论相结合的分析方法，对比两种加热模式激励ULF/VLF电磁波传播特性的差异，表明双频双波束调制模式辐射源的传播特性更加符合辐射源位于F层情形.
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2023027
摘要:
光信号的强度闪烁、光斑漂移、光束扩展、到达角起伏等大气湍流会影响光信号在大气中的传输性能. 本文将这种闪烁效应看作是光通信系统传输中的乘性噪声，推导了大气湍流乘性噪声模型，并进行了实验测量研究. 结果表明：按照晴天、雾霾天、雪天、小雨、中雨、大雨及阴天的顺序，湍流乘性噪声对光通信的通信质量影响加剧，大气折射率结构常数逐渐增大，噪声信号的偏斜度与陡峭度随之增加，导致光强信号的衰落概率变大；同时随着信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）的增大，系统的中断概率逐渐减小；而在相同的SNR下，中断概率随着大气折射率结构常数的减小而减小. 研究大气湍流噪声对无线光通信系统的影响具有重要的意义，它为大范围、高速的无线光通信技术带来重要的技术突破，对无线光通信技术的发展起到重要的作用.
光信号的强度闪烁、光斑漂移、光束扩展、到达角起伏等大气湍流会影响光信号在大气中的传输性能. 本文将这种闪烁效应看作是光通信系统传输中的乘性噪声，推导了大气湍流乘性噪声模型，并进行了实验测量研究. 结果表明：按照晴天、雾霾天、雪天、小雨、中雨、大雨及阴天的顺序，湍流乘性噪声对光通信的通信质量影响加剧，大气折射率结构常数逐渐增大，噪声信号的偏斜度与陡峭度随之增加，导致光强信号的衰落概率变大；同时随着信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）的增大，系统的中断概率逐渐减小；而在相同的SNR下，中断概率随着大气折射率结构常数的减小而减小. 研究大气湍流噪声对无线光通信系统的影响具有重要的意义，它为大范围、高速的无线光通信技术带来重要的技术突破，对无线光通信技术的发展起到重要的作用.
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2022169
摘要:
海上大气折射率是影响电波传播的重要因子，是构建电波环境数据库的重要元素. 而再分析数据是其重要的数据源，因此本文利用典型海域的GPS探空数据从两个方面开展了欧洲中期天气预报中心ERA-I（ERA-interim）和美国国家环境预报中心FNL (FiNal)再分析数据在大气折射环境的应用评估，包括直接应用和作为初始场开展数值模拟. 结果表明：在靠近大洋的“开阔”海域，FNL再分析数据对大气折射率环境的适应性更好，其中在北极、南极海域，FNL数据计算的修正大气折射率的均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为4.7和2.8 M单位；而在相对封闭的海域，ERA-I再分析数据刻画的大气折射更准确. 大气波导识别方面，ERA-I再分析数据能识别大部分波导，而FNL再分析数据只能识别小部分波导尤其是海上波导，在波导高发的中东地区，二者正确率分别为58.1%和45.4%. 在数值模拟中，两种不同数据初始场对模拟大气折射率的影响不大，各站点计算修正大气折射率的RMSE均小于1 M单位. 研究结果可对不同海域大气折射环境应用提供指导.
海上大气折射率是影响电波传播的重要因子，是构建电波环境数据库的重要元素. 而再分析数据是其重要的数据源，因此本文利用典型海域的GPS探空数据从两个方面开展了欧洲中期天气预报中心ERA-I（ERA-interim）和美国国家环境预报中心FNL (FiNal)再分析数据在大气折射环境的应用评估，包括直接应用和作为初始场开展数值模拟. 结果表明：在靠近大洋的“开阔”海域，FNL再分析数据对大气折射率环境的适应性更好，其中在北极、南极海域，FNL数据计算的修正大气折射率的均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为4.7和2.8 M单位；而在相对封闭的海域，ERA-I再分析数据刻画的大气折射更准确. 大气波导识别方面，ERA-I再分析数据能识别大部分波导，而FNL再分析数据只能识别小部分波导尤其是海上波导，在波导高发的中东地区，二者正确率分别为58.1%和45.4%. 在数值模拟中，两种不同数据初始场对模拟大气折射率的影响不大，各站点计算修正大气折射率的RMSE均小于1 M单位. 研究结果可对不同海域大气折射环境应用提供指导.
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2022024
摘要:
针对应用于辐射高功率微波的双反射面天线系统设计了一种新型抑制高功率微波击穿的副反射面天线罩。该副反射面天线罩为基于复合材料的曲面球壳体结构，通过在罩内填充SF6气体，能够有效抑制副反射面附近高功率微波击穿。首先仿真分析了高功率脉冲照射下的天线副反射面附近区域空气击穿空间分布，确定天线罩的最小外廓尺寸。然后开展天线罩低损耗设计方法研究，通过采用优化算法对罩体外形曲线进行优化设计，使得电磁波与天线罩体的夹角控制在44°以内，并以此作为输入优化得到使透波系数最优的蒙皮和芯层厚度参数。此外，为避免复杂的成型工艺，将副面罩简化为泡沫环筋结构，其既有低损耗特性又兼顾了一定结构强度。最后对天线罩的电气性能进行仿真与测试验证，实测结果表明这种副面罩引入的插入损耗在0.3 dB以内，透波率达93.4%以上，对反射面天线系统的辐射性能影响很小。
针对应用于辐射高功率微波的双反射面天线系统设计了一种新型抑制高功率微波击穿的副反射面天线罩。该副反射面天线罩为基于复合材料的曲面球壳体结构，通过在罩内填充SF6气体，能够有效抑制副反射面附近高功率微波击穿。首先仿真分析了高功率脉冲照射下的天线副反射面附近区域空气击穿空间分布，确定天线罩的最小外廓尺寸。然后开展天线罩低损耗设计方法研究，通过采用优化算法对罩体外形曲线进行优化设计，使得电磁波与天线罩体的夹角控制在44°以内，并以此作为输入优化得到使透波系数最优的蒙皮和芯层厚度参数。此外，为避免复杂的成型工艺，将副面罩简化为泡沫环筋结构，其既有低损耗特性又兼顾了一定结构强度。最后对天线罩的电气性能进行仿真与测试验证，实测结果表明这种副面罩引入的插入损耗在0.3 dB以内，透波率达93.4%以上，对反射面天线系统的辐射性能影响很小。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2022143
摘要:
介绍了一种W频段宽带多模涡旋电磁波卡塞格伦天线设计. 采用双极化开口方波导单元构建圆形波导阵列，结合多模馈电波导网络，实现了波束的涡旋模态($ l=0,\pm 1,+2 $ )与极化(X极化，Y极化)独立复用；并以此作为卡塞格伦反射面天线馈源，实现了多模式、宽频带、高增益多波束的兼顾设计. 仿真结果表明，该卡塞格伦天线能够提供8个模式波束，−10 dB阻抗带宽超过24.4%，覆盖频率范围72~92 GHz，各模式波束增益均超过46.1 dBi. 该设计可用于百米量级距离的涡旋电磁波对传，为高速复用传输系统终端设计提供了一种新的解决思路.
介绍了一种W频段宽带多模涡旋电磁波卡塞格伦天线设计. 采用双极化开口方波导单元构建圆形波导阵列，结合多模馈电波导网络，实现了波束的涡旋模态(
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2022085
摘要:
针对居住环境内电磁辐射在周期性规律中混有较多高频分量，导致传统时序建模方法和神经网络方法预测性能受限的问题，提出了一种小波分解与季节性差分自回归滑动平均（seasonal autoregressive integrated moving average, SARIMA）模型相结合的混合预测方法. 该方法根据辐射数据的时频特性，利用SARIMA模型对小波分解得到的主要周期分量和细节分量进行分层预测，以适应居住环境内多种发射源形成的复杂电磁辐射状况. 实验结果表明，该方法不仅比单一时序建模方法以及神经网络方法具有更高的预测准确度，而且具有更强的异常值适应性与稳定性.
针对居住环境内电磁辐射在周期性规律中混有较多高频分量，导致传统时序建模方法和神经网络方法预测性能受限的问题，提出了一种小波分解与季节性差分自回归滑动平均（seasonal autoregressive integrated moving average, SARIMA）模型相结合的混合预测方法. 该方法根据辐射数据的时频特性，利用SARIMA模型对小波分解得到的主要周期分量和细节分量进行分层预测，以适应居住环境内多种发射源形成的复杂电磁辐射状况. 实验结果表明，该方法不仅比单一时序建模方法以及神经网络方法具有更高的预测准确度，而且具有更强的异常值适应性与稳定性.
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.12265/j.cjors.2022106
摘要:
工业物联网(industrial internet of things，IIoT)场景利用大量通信及工业设备的交互协同实现各类工业自动化应用，其下的信道具有多频段、强反射、密集散射、移动遮挡等特点。准确建立可表征上述特点的路径损耗模型存在巨大挑战，它是构建该场景下可靠无线通信链路的关键。本文基于射线追踪结果，利用统计方法对IIoT场景下复杂信道的路径损耗模型进行建模与研究. 首先，提出适用于多频段的路径损耗模型并构建与频率线性相关的隔断衰减因子；其次，引入距离、频率以及传播条件相关的金属机器路径损耗修正项，用于描述大型金属机器遮挡或密集金属散射体带来的额外路径损耗；最后，探索工业机器人运动对路径损耗的影响。本文所提出模型形式简洁，与射线追踪结果吻合度高，能够很好地描述IIoT场景下信道的多种特点对信道路径损耗的影响。本文研究结果可为IIoT场景下的链路预算和热点布设提供重要信息。
工业物联网(industrial internet of things，IIoT)场景利用大量通信及工业设备的交互协同实现各类工业自动化应用，其下的信道具有多频段、强反射、密集散射、移动遮挡等特点。准确建立可表征上述特点的路径损耗模型存在巨大挑战，它是构建该场景下可靠无线通信链路的关键。本文基于射线追踪结果，利用统计方法对IIoT场景下复杂信道的路径损耗模型进行建模与研究. 首先，提出适用于多频段的路径损耗模型并构建与频率线性相关的隔断衰减因子；其次，引入距离、频率以及传播条件相关的金属机器路径损耗修正项，用于描述大型金属机器遮挡或密集金属散射体带来的额外路径损耗；最后，探索工业机器人运动对路径损耗的影响。本文所提出模型形式简洁，与射线追踪结果吻合度高，能够很好地描述IIoT场景下信道的多种特点对信道路径损耗的影响。本文研究结果可为IIoT场景下的链路预算和热点布设提供重要信息。
栏目
显示方式:
2023, 38(2): 187-194.
doi: 10.12265/j.cjors.2022027
摘要:
电大尺寸目标高频散射场的仿真一般使用物理光学（physical optics, PO）方法，该方法要求对目标使用尺寸为八分之一倍波长的三角网格进行剖分。然而，随着入射波频率增加，网格数目呈指数增长。本文提出基于一倍波长的二次曲面网格的快速PO（fast PO，FPO）方法，该方法使用线性多项式拟合振幅函数，能够有效降低面片数目。与二次多项式拟合振幅函数的快速物理光学方法相比，本文方法避免了菲涅尔积分的求解，且计算速度快1.22倍。为了进一步降低网格数目，提出了自适应网格技术的快速物理光学（FPO based on the adaptive mesh technique, AFPO）方法，允许使用比标准奈奎斯特采样率更少的网格数目对目标进行离散。通过后验误差估计和数值算例对所提出算法的精度和速度进行了验证，结果表明与采用均匀网格剖分的方法相比，AFPO方法所需的面片数目降低89.58%。
电大尺寸目标高频散射场的仿真一般使用物理光学（physical optics, PO）方法，该方法要求对目标使用尺寸为八分之一倍波长的三角网格进行剖分。然而，随着入射波频率增加，网格数目呈指数增长。本文提出基于一倍波长的二次曲面网格的快速PO（fast PO，FPO）方法，该方法使用线性多项式拟合振幅函数，能够有效降低面片数目。与二次多项式拟合振幅函数的快速物理光学方法相比，本文方法避免了菲涅尔积分的求解，且计算速度快1.22倍。为了进一步降低网格数目，提出了自适应网格技术的快速物理光学（FPO based on the adaptive mesh technique, AFPO）方法，允许使用比标准奈奎斯特采样率更少的网格数目对目标进行离散。通过后验误差估计和数值算例对所提出算法的精度和速度进行了验证，结果表明与采用均匀网格剖分的方法相比，AFPO方法所需的面片数目降低89.58%。
2023, 38(2): 195-204.
doi: 10.12265/j.cjors.2022053
摘要:
研究了在X波段以人体为中心环境的无线信道衰落模型建模方法，围绕可穿戴天线在体表不同部位的无线信道进行了实验和分析. 分别在离体与无体场景下测量视距（line-of-sight, LoS）和非视距（non-line-of-sight, NLoS）两种路径的信道衰落，对比分析人体不同部位的阴影效应和穿透损耗，结果表明改变天线穿戴部位，信道衰落曲线的损耗指数和截距均会发生变化；人体穿透损耗与信道频率、收发端天线之间的距离无关. 基于现有的模型对实验数据进行拟合，提出一种与人体不同部位相关的带有体表阴影效应、穿透损耗修正因子的离体信道衰落模型. 该模型细化了人体不同部位的信道特性，与通用模型相比能更加精地确描述离体信道传播环境.
研究了在X波段以人体为中心环境的无线信道衰落模型建模方法，围绕可穿戴天线在体表不同部位的无线信道进行了实验和分析. 分别在离体与无体场景下测量视距（line-of-sight, LoS）和非视距（non-line-of-sight, NLoS）两种路径的信道衰落，对比分析人体不同部位的阴影效应和穿透损耗，结果表明改变天线穿戴部位，信道衰落曲线的损耗指数和截距均会发生变化；人体穿透损耗与信道频率、收发端天线之间的距离无关. 基于现有的模型对实验数据进行拟合，提出一种与人体不同部位相关的带有体表阴影效应、穿透损耗修正因子的离体信道衰落模型. 该模型细化了人体不同部位的信道特性，与通用模型相比能更加精地确描述离体信道传播环境.
2023, 38(2): 205-210.
doi: 10.12265/j.cjors.2022062
摘要:
通过调控成像雷达散射波的幅度、相位达到隐身伪装目的，是电子对抗领域发展的新方向. 本文提出一种S波段角度与极化稳定的可调控电磁散射结构（electromagnetic scattering structure，ESS），该结构正面为加载变容二极管的金属网栅及方形金属贴片，背面为过孔连接的馈电网栅. 利用二极管电容加载、等效电感加强、背面馈电电感等设计，实现了ESS的宽带小型化，其单元尺寸为λ0/10. 通过改变外置调控电压，可实现1.98～3.91 GHz的连续调控，相对调控范围为69.5%. 其中，在2.27～3.83 GHz反射波幅度调控深度大于15 dB，相位变化最大为269°. 此外，整体性能在±60°入射、TE/TM极化下保持稳定，在雷达成像干扰领域具有良好应用前景.
通过调控成像雷达散射波的幅度、相位达到隐身伪装目的，是电子对抗领域发展的新方向. 本文提出一种S波段角度与极化稳定的可调控电磁散射结构（electromagnetic scattering structure，ESS），该结构正面为加载变容二极管的金属网栅及方形金属贴片，背面为过孔连接的馈电网栅. 利用二极管电容加载、等效电感加强、背面馈电电感等设计，实现了ESS的宽带小型化，其单元尺寸为λ0/10. 通过改变外置调控电压，可实现1.98～3.91 GHz的连续调控，相对调控范围为69.5%. 其中，在2.27～3.83 GHz反射波幅度调控深度大于15 dB，相位变化最大为269°. 此外，整体性能在±60°入射、TE/TM极化下保持稳定，在雷达成像干扰领域具有良好应用前景.
2023, 38(2): 211-217.
doi: 10.12265/j.cjors.2022004
摘要:
提出了一种分析多层印刷电路板电源分配网络（power distribution network, PDN）中一维（1D）介质型电磁带隙（electromagnetic band-gap, EBG）结构噪声隔离性能的1D有限元数值计算方法. 将1D介质型EBG的3D结构简化为1D有限元模型，通过直接求解波动方程获得传输系数T、反射系数R以及散射参数S. 利用R-T曲线可直观地判定频率禁带，而采用分贝表示的S21参数则更方便评价噪声隔离度. 根据介质型EBG的周期数、介电常数和周期长度等参数对噪声隔离性能影响的仿真结果，针对少周期、不完全禁带EBG结构提出了先采用多周期EBG结构预测禁带，再通过调整介电常数和周期长度扩展禁带和增强噪声隔离度的两阶段设计方法. 采用3D全波电磁仿真验证了1D有限元算法的合理性.
提出了一种分析多层印刷电路板电源分配网络（power distribution network, PDN）中一维（1D）介质型电磁带隙（electromagnetic band-gap, EBG）结构噪声隔离性能的1D有限元数值计算方法. 将1D介质型EBG的3D结构简化为1D有限元模型，通过直接求解波动方程获得传输系数T、反射系数R以及散射参数S. 利用R-T曲线可直观地判定频率禁带，而采用分贝表示的S21参数则更方便评价噪声隔离度. 根据介质型EBG的周期数、介电常数和周期长度等参数对噪声隔离性能影响的仿真结果，针对少周期、不完全禁带EBG结构提出了先采用多周期EBG结构预测禁带，再通过调整介电常数和周期长度扩展禁带和增强噪声隔离度的两阶段设计方法. 采用3D全波电磁仿真验证了1D有限元算法的合理性.
2023, 38(2): 218-226.
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。
2023, 38(2): 227-236.
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
2023, 38(2): 237-243.
doi: 10.12265/j.cjors.2022068
摘要:
最坏月分布特性是无线电系统设计和研制过程中需要考虑的重要指标，大多数无线电气象数据和传播数据只能提供年平均分布概率，这就要求提供最坏月分布和年平均分布之间的转换模式. 本文首先给出了包含累积分布和互补累积分布完整的最坏月概念. 然后分析了对流层散射传输损耗、降雨率和雨衰减、地面视距链路多径衰落等多种电波环境和传播特性的年平均和最坏月概率转换关系，并通过对比分析给出了最优的模型参数，其对应的均方根误差最小，其中对流层散射和雨衰减的均方根误差小于10%，同时论证了雨衰减的转换关系可以由降雨率的转换关系得到. 本文的研究将有力支撑无线电系统的最坏月设计.
最坏月分布特性是无线电系统设计和研制过程中需要考虑的重要指标，大多数无线电气象数据和传播数据只能提供年平均分布概率，这就要求提供最坏月分布和年平均分布之间的转换模式. 本文首先给出了包含累积分布和互补累积分布完整的最坏月概念. 然后分析了对流层散射传输损耗、降雨率和雨衰减、地面视距链路多径衰落等多种电波环境和传播特性的年平均和最坏月概率转换关系，并通过对比分析给出了最优的模型参数，其对应的均方根误差最小，其中对流层散射和雨衰减的均方根误差小于10%，同时论证了雨衰减的转换关系可以由降雨率的转换关系得到. 本文的研究将有力支撑无线电系统的最坏月设计.
2023, 38(2): 244-252.
doi: 10.12265/j.cjors.2022019
摘要:
口舌驱动系统是一种能够为丧失自主生活能力的患者提供帮助的辅助技术. 为了满足该系统工作需求并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. 考虑计算时间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，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. 通过仿真确定了天线的最佳几何结构，并在新鲜猪肉和皮肤仿真液中进行测量，结果表明，该天线能够稳定工作在0.433 GHz和2.45 GHz频段. 天线在两个频段的阻抗带宽分别达到了78.2%和34.2%，而整体尺寸仅为10 mm×10 mm×0.35 mm，同时天线表现出较低的比吸收率值. 在此基础上，进行了远场数据传输测试，结果表明天线具有良好的远场传输能力，能够满足口舌驱动系统的应用需求.
口舌驱动系统是一种能够为丧失自主生活能力的患者提供帮助的辅助技术. 为了满足该系统工作需求并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. 考虑计算时间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，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. 通过仿真确定了天线的最佳几何结构，并在新鲜猪肉和皮肤仿真液中进行测量，结果表明，该天线能够稳定工作在0.433 GHz和2.45 GHz频段. 天线在两个频段的阻抗带宽分别达到了78.2%和34.2%，而整体尺寸仅为10 mm×10 mm×0.35 mm，同时天线表现出较低的比吸收率值. 在此基础上，进行了远场数据传输测试，结果表明天线具有良好的远场传输能力，能够满足口舌驱动系统的应用需求.
2023, 38(2): 253-260.
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.
2023, 38(2): 261-267.
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.
2023, 38(2): 268-276.
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。
2023, 38(2): 277-283.
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.
2023, 38(2): 284-291.
doi: 10.12265/j.cjors.2022021
摘要:
为了对无线信道中的多径分量进行合理分簇，提出了一种毫米波信道二分K均值聚类多径分簇方法，解决了传统的K均值聚类分簇方法只能实现局部最优分簇的问题. 采用马氏距离（Mahalanobis distance, MD）衡量多径分量距离（multi-path component distance, MCD），以簇分裂和迭代计算的方式对多径进行分簇. 采用毫米波室内信道实验测试数据，验证了所提算法的有效性和可行性. 结果表明，所提算法比传统K均值聚类分簇方法获得的分簇结果更合理，能将信道中多径参数相似度较高的多径有效且唯一地分配到同一簇.
为了对无线信道中的多径分量进行合理分簇，提出了一种毫米波信道二分K均值聚类多径分簇方法，解决了传统的K均值聚类分簇方法只能实现局部最优分簇的问题. 采用马氏距离（Mahalanobis distance, MD）衡量多径分量距离（multi-path component distance, MCD），以簇分裂和迭代计算的方式对多径进行分簇. 采用毫米波室内信道实验测试数据，验证了所提算法的有效性和可行性. 结果表明，所提算法比传统K均值聚类分簇方法获得的分簇结果更合理，能将信道中多径参数相似度较高的多径有效且唯一地分配到同一簇.
2023, 38(2): 292-297.
doi: 10.12265/j.cjors.2022069
摘要:
文中提出了一种应用于卫星导航的宽频带天线，其由一对交叉偶极子臂、侧面加载金属带和底部接地面组成. 采用侧面加载金属带可以有效提升轴比（axial ratio，AR）带宽和阻抗带宽，并且有效减小天线尺寸. 实测结果表明|S11|≤−10 dB的阻抗带宽为1.06~2.01 GHz，AR≤3 dB的AR带宽为1.11~1.95 GHz，在北斗B1、B2和B3中心频率处的增益分别为4.62 dBi、5.34 dBi和5.21 dBi. 本文提出的交叉偶极子天线不需要复杂的馈电网络，具有天线结构简单、体积小、工作频带宽等优势，可较好地应用于北斗卫星导航终端设备中.
文中提出了一种应用于卫星导航的宽频带天线，其由一对交叉偶极子臂、侧面加载金属带和底部接地面组成. 采用侧面加载金属带可以有效提升轴比（axial ratio，AR）带宽和阻抗带宽，并且有效减小天线尺寸. 实测结果表明|S11|≤−10 dB的阻抗带宽为1.06~2.01 GHz，AR≤3 dB的AR带宽为1.11~1.95 GHz，在北斗B1、B2和B3中心频率处的增益分别为4.62 dBi、5.34 dBi和5.21 dBi. 本文提出的交叉偶极子天线不需要复杂的馈电网络，具有天线结构简单、体积小、工作频带宽等优势，可较好地应用于北斗卫星导航终端设备中.
2023, 38(2): 298-305.
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.
2023, 38(2): 306-311.
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。
2023, 38(2): 312-317.
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.
2023, 38(2): 318-324.
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。
2023, 38(2): 325-333.
doi: 10.12265/j.cjors.2022046
摘要:
在当今5G或未来无线通信中，广泛采用智能新材料和深度学习算法，在提高波谱利用率、降低能源消耗等方面，开始展现出诱人的发展态势。本文以毫米波和大容量多输入所输出（multiple-input multiple-output, MIMO）无线网络数据集作为移动通信场景，研究信道模型估计。进一步引入具有少量反射单元可灵活配置的大规模智能表面，设计了以信道特征参数为输入、以可达接收速率为输出标签的多感知神经元网络模型。综合应用包括仿真基准、智能超表面、深度学习等技术，仿真评价了智能超表面的反射单元组成、有源单元数量，以及发射功率、训练数据集大小等因素对移动用户可达速率的影响，计算结果表明，通过这些选项的适当设计，能增加深度学习在无线网络环境特性感知方面应用的有效性。
在当今5G或未来无线通信中，广泛采用智能新材料和深度学习算法，在提高波谱利用率、降低能源消耗等方面，开始展现出诱人的发展态势。本文以毫米波和大容量多输入所输出（multiple-input multiple-output, MIMO）无线网络数据集作为移动通信场景，研究信道模型估计。进一步引入具有少量反射单元可灵活配置的大规模智能表面，设计了以信道特征参数为输入、以可达接收速率为输出标签的多感知神经元网络模型。综合应用包括仿真基准、智能超表面、深度学习等技术，仿真评价了智能超表面的反射单元组成、有源单元数量，以及发射功率、训练数据集大小等因素对移动用户可达速率的影响，计算结果表明，通过这些选项的适当设计，能增加深度学习在无线网络环境特性感知方面应用的有效性。
2023, 38(2): 334-341.
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.
2023, 38(2): 342-354.
doi: 10.12265/j.cjors.2022030
摘要:
为抑制封装系统中无意的电磁辐射，设计了一种单元尺寸为0.079λL× 0.079λL、厚度为0.057λL的新型电阻膜超材料吸波体结构. 该电阻膜超材料吸波体通过在玻璃基板的两侧溅射氧化铟锡薄膜，并在顶层设计图案化的强耦合结构实现了超带宽吸收. 通过仿真和实物测试证实了该吸波体结构在17~41 GHz频率范围内具有90%以上的吸收率. 为了进一步研究其电磁辐射抑制能力，将该吸波体应用于封装系统模型中，仿真结果显示在18~47 GHz频率范围内3 m辐射电场明显降低，最佳抑制效果达到18 dB. 所有结果表明所提出的电阻膜吸波体具有小型化、超宽带、极化不敏感和角度稳定的特性，其良好的辐射抑制能力为封装系统的辐射超标问题提供了新的解决思路.
为抑制封装系统中无意的电磁辐射，设计了一种单元尺寸为0.079λL× 0.079λL、厚度为0.057λL的新型电阻膜超材料吸波体结构. 该电阻膜超材料吸波体通过在玻璃基板的两侧溅射氧化铟锡薄膜，并在顶层设计图案化的强耦合结构实现了超带宽吸收. 通过仿真和实物测试证实了该吸波体结构在17~41 GHz频率范围内具有90%以上的吸收率. 为了进一步研究其电磁辐射抑制能力，将该吸波体应用于封装系统模型中，仿真结果显示在18~47 GHz频率范围内3 m辐射电场明显降低，最佳抑制效果达到18 dB. 所有结果表明所提出的电阻膜吸波体具有小型化、超宽带、极化不敏感和角度稳定的特性，其良好的辐射抑制能力为封装系统的辐射超标问题提供了新的解决思路.
2023, 38(2): 355-364.
doi: 10.12265/j.cjors.2022074
摘要:
为了定量描述云闪三维通道的结构演变，通常建立闪电脉冲辐射源与雷达回波强度之间的关系，还可为雷电预警提供有益参考依据。本文基于南京地区的低频三维闪电辐射源定位系统，观测研究了2018-08-03一次强对流天气过程中典型的三次云闪，利用波形互相关算法来确定闪电脉冲到达不同测站的时间差这一定位技术，对云闪的脉冲辐射源点进行三维空间定位，并对其放电通道三维结构特征进行详细分析。结果表明：南京地区此次雷暴过程的三次云闪其始发位置均从6 km高度开始，并近似垂直向上发展，平均发展速度为2.9×105~3.6×105 m/s，在到达10 km高度后，呈现水平发展趋势，而随后的水平发展阶段位于两个高度或集中于同一高度；三次云闪脉冲始发点处的回波强度均小于30 dBZ，且脉冲辐射源点几乎都是从强回波区的上部或者靠近弱回波区处始发，并在弱回波区继续垂直向上发展。利用波形互相关时间差定位技术对云闪的脉冲辐射源进行空间定位，可以较为清晰地描绘云闪的三维通道结构，进而分析得到南京地区云闪始发阶段脉冲辐射源与雷达回波强度之间的定量映射关系。
为了定量描述云闪三维通道的结构演变，通常建立闪电脉冲辐射源与雷达回波强度之间的关系，还可为雷电预警提供有益参考依据。本文基于南京地区的低频三维闪电辐射源定位系统，观测研究了2018-08-03一次强对流天气过程中典型的三次云闪，利用波形互相关算法来确定闪电脉冲到达不同测站的时间差这一定位技术，对云闪的脉冲辐射源点进行三维空间定位，并对其放电通道三维结构特征进行详细分析。结果表明：南京地区此次雷暴过程的三次云闪其始发位置均从6 km高度开始，并近似垂直向上发展，平均发展速度为2.9×105~3.6×105 m/s，在到达10 km高度后，呈现水平发展趋势，而随后的水平发展阶段位于两个高度或集中于同一高度；三次云闪脉冲始发点处的回波强度均小于30 dBZ，且脉冲辐射源点几乎都是从强回波区的上部或者靠近弱回波区处始发，并在弱回波区继续垂直向上发展。利用波形互相关时间差定位技术对云闪的脉冲辐射源进行空间定位，可以较为清晰地描绘云闪的三维通道结构，进而分析得到南京地区云闪始发阶段脉冲辐射源与雷达回波强度之间的定量映射关系。
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
友情链接
更多>
总访问量
今日访问
