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中国电子学会电波传播分会第七届委员会暨《电波科学学报》第六届编委会2022年工作会议在延安成功召开

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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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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(198) HTML全文(67) PDF(27)
摘要:
电离层总电子含量(total electron content, 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,采用最小二乘支持向量机(least squares support vector machine, 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. 为验证本方法的准确性,选用中国陆态网地基GNSS台站三组不同时刻穿刺点垂直TEC (vertical TEC, 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LS-SVM理论变异函数模型进行实验对比. 三组实验结果表明,本文方法计算的均方根误差(root mean squared error, RMSE)分别为1.54 TECu、1.76 TECu和2.45 TECu,平均绝对误差(mean absolute error, MAE)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(167) HTML全文(43) PDF(34)
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,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. 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. 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,天线效率为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.
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(156) HTML全文(38) PDF(20)
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.
一种基于误差传递的短波信道均衡方法
吴永宏, 徐伯禹, 董雪, 金珠, 曹倩
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021178
摘要(17) HTML全文(2) PDF(0)
摘要:
电离层的不同传播模式是导致短波数字通信出现码间串扰的主要原因,为克服码间串扰,本文提出一种基于误差传递的短波信道均衡方法,并以青岛-长春链路为例进行了数值仿真和天波试验. 数值仿真和空间链路试验表明,与非线性数据定向均衡方法相比,本文方法得到的信息符号的误差方差降低了约50%,而且在低信噪比情况下更有优势.
基于遗传算法的宽带高增益全介质透镜天线优化设计
张中南, 喻伟晟, 吴晓华, 彭麟
当前状态:  doi: 10.12265/j.cjors.2021309
摘要(73) HTML全文(25) PDF(15)
摘要:
提出一种基于多目标遗传算法的透镜天线优化方法,将透镜天线的增益和1-dB增益带宽作为优化目标,通过算法改变透镜的拓扑结构来实现优化. 设计了一款宽带、高增益的全介质透镜天线,并利用3D打印技术对透镜进行加工,降低了加工成本. 实测结果表明在6~18 GHz内馈源天线的增益提高了6.4~10 dB,在18 GHz该透镜天线增益达到了23.8 dBi,最大口径效率为51.9%,1-dB增益带宽为40%. 验证了该设计方法的有效性,同时也为透镜天线的优化设计提供了一种快捷、便利的方法.
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(171) HTML全文(45) PDF(28)
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 ${\text{μs}}$;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.
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(205) HTML全文(84) PDF(17)
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,其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,并基于人造目标典型散射结构从理论上推导出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,本文方法识别结果呈现的对称性更准确,更符合目标实际的散射特性.
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(123) HTML全文(39) PDF(21)
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,提出一种基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)与国际参考电离层(international reference ionosphere, 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,并与IRI梯度法、LSTM网络预测结果进行对比. 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 d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1.1 TECu,与欧洲定轨中心提供的TEC预测RMSE为1.7 TECu.
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(186) HTML全文(79) PDF(12)
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(110) HTML全文(62) PDF(19)
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电偶极子单元构成,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.
“微波探测成像技术及应用”专题
“微波探测成像技术及应用”专题编委会
2022, 37(4): 1-1.  
摘要(32) HTML全文(16) PDF(24)
摘要:
“微波探测成像技术及应用”专题前言
2022, 37(4): 1-1.  
摘要(21) HTML全文(23) PDF(23)
摘要:
2022 年 4 期目录
2022, 37(4): 1-2.  
摘要(25) HTML全文(7) PDF(13)
摘要:
专题论文
被动毫米波三维成像技术初探
孙雪蕾, 胡岸勇, 诸葛晓栋, 苗俊刚
2022, 37(4): 537-545, 585.   doi: 10.12265/j.cjors.2021349
摘要(153) HTML全文(23) PDF(53)
摘要:
在简述当前被动毫米波二维成像技术已取得的成果及存在的不足的基础上,介绍了被动三维成像技术的原理、优势及难点. 对理想均匀球面阵列的被动三维成像性能进行了仿真分析,并着重对由成像遮挡问题引起的成像效果恶化进行了仿真评估. 最后提出了一种适用于非合作式人体安检的“门”型通道成像阵列,并对其能够实现的被动三维成像效果进行了探讨. 结果表明,所提出的“门”型通道成像阵列理论能够实现波长级的被动三维成像分辨率.
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
2022, 37(4): 546-554.   doi: 10.12265/j.cjors.2021325
摘要(122) HTML全文(22) PDF(34)
摘要:
联合墙杂波抑制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,能够同时抑制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,首先将穿墙雷达成像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抑制墙体杂波,相对于其他方法显著提高了目标成像精度和速度.
基于深度学习的GPR时频域联合电磁反演方法
罗诗光, 任强, 王成浩, 宋千, 雷文太
2022, 37(4): 555-567.   doi: 10.12265/j.cjors.2021347
摘要(79) HTML全文(18) PDF(29)
摘要:
对探地雷达(ground penetrating radar, GPR)数据进行电磁反演可以获得探测区域中目标的几何参数和电磁参数. 本文针对GPR时域数据与频域数据在图像域的特征差异,首先设计了基于深度学习的GPR维度变换自编码器提取GPR回波数据的时域特征,并对GPR时频域特征进行一致化处理;然后设计了基于时频融合数据的电磁反演处理框架GPR-EInet,并分别使用2000和200个GPR B-Scan数据对GPR-EInet进行训练和测试. 仿真实验结果表明,GPR-EInet可以在SNR=−10 dB、目标介电常数与背景介电常数的相对偏差为50%的情况下实现单/双目标的电磁反演,介电常数反演结果与真实值的结构相似性指数(structure similarity index measure, SSIM)达到了0.995 64. 分别运用GPR-EInet、Ünet与PINet对仿真数据进行电磁反演,结果表明: GPR-EInet的抗噪性能要优于PINet与Ünet. 对实测的GPR数据也开展了电磁反演实验,获得了探测区域的目标参数信息. 与单独的时域或频域数据反演相比,时频融合数据提升了GPR-EInet的电磁反演精度与噪声抑制能力.
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
2022, 37(4): 568-577.   doi: 10.12265/j.cjors.2021338
摘要(94) HTML全文(33) PDF(27)
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。针对此,本文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,即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。
针对典型凹腔结构的三维柱面精准成像算法
司炜康, 诸葛晓栋, 苗俊刚
2022, 37(4): 578-585.   doi: 10.12265/j.cjors.2022066
摘要(79) HTML全文(13) PDF(23)
摘要:
主动式微波成像技术是以电磁波为媒介观察被测目标散射场并形成图像的手段。传统微波成像算法忽略了电磁波在目标内部结构中的耦合,导致包含多次散射的凹腔结构成像结果中往往伴随着十分严重的成像伪影。本文基于射线追踪原理,推导了圆柱扫描下二面角目标电磁波的传播规律。依据弹跳射线(shooting and bouncing rays, SBR)法中的相关思想,建立了典型凹腔结构的正向和逆向三维散射模型,并设计了完整的数据处理流程。仿真和实验结果表明了所提算法的有效性,为解决更复杂腔体的精准成像问题提供了基础。
稀疏MIMO雷达实孔径三维成像技术
兰宇, 田佳豪, 刘丹阳, 朱永锋, 周剑雄
2022, 37(4): 586-594.   doi: 10.12265/j.cjors.2022001
摘要(103) HTML全文(26) PDF(32)
摘要:
针对任意的多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)稀疏阵列提出了MIMO单快拍成像模式和相控阵多帧联合成像模式两种三维成像方法,并对两种模式下角度分辨率及信噪比(signal noise ratio, SNR) 进行了对比. MIMO单快拍成像模式角度分辨率等价于收发联合等效阵列;相控阵多帧联合成像模式的方向图等于发射方向图与接收方向图的乘积,同样也能获得收发联合等效阵列的角度分辨率;相控阵多帧联合成像模式与MIMO单快拍成像模式的SNR的比值为发射阵列数量. 讨论了稀疏阵列与均匀满阵之间的区别与联系,稀疏阵列的波束方向图等价于均匀满阵的二维加窗快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT),加窗使稀疏阵列方向图展宽. MIMO单块拍成像模式适用于对实时性要求高的应用场景,相控阵多帧联合成像模式适用于对SNR要求高的应用场景.
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
2022, 37(4): 595-602.   doi: 10.12265/j.cjors.2021342
摘要(145) HTML全文(66) PDF(36)
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,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,开展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。
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
2022, 37(4): 603-609.   doi: 10.12265/j.cjors.2021348
摘要(127) HTML全文(49) PDF(39)
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.
论文
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
2022, 37(4): 610-618.   doi: 10.12265/j.cjors.2021162
摘要(812) HTML全文(232) PDF(125)
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.
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
2022, 37(4): 619-628.   doi: 10.12265/j.cjors.2021210
摘要(397) HTML全文(90) PDF(45)
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
2022, 37(4): 629-634.   doi: 10.12265/j.cjors.2021011
摘要(364) HTML全文(127) PDF(36)
摘要:
为实现滤波器的小型化,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,电路的核心尺寸为0.058λg×0.139λg(λg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.
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
2022, 37(4): 635-643, 677.   doi: 10.12265/j.cjors.2021164
摘要(309) HTML全文(65) PDF(32)
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3×3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.
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
2022, 37(4): 644-652.   doi: 10.12265/j.cjors.2021185
摘要(357) HTML全文(96) PDF(36)
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(multipleinput 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. 因此,非对称因子能够直观地描述出不同场景中上下行信道的非对称程度,而且非对称毫米波大规模MIMO系统也应以场景为导向进行信道特性分析.
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
2022, 37(4): 653-662.   doi: 10.12265/j.cjors.2021165
摘要(309) HTML全文(42) PDF(24)
摘要:
随着我国BDS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(15~55°N, 70~140°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BP神经网络的RSSI测距优化算法
姚军, 甄梓越, 马宇静
2022, 37(4): 663-669.   doi: 10.12265/j.cjors.2021177
摘要(245) HTML全文(66) PDF(29)
摘要:
基于接收信号强度指示(received signal strength indication, RSSI)测距的研究和应用领域很广泛,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神经网络测距算法,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聚类算法应用于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:传统基于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神经网络测距算法的均方根误差为1.288 7 m,降低了测距误差,并优化了目标RSSI值与真实距离的映射关系.
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
2022, 37(4): 670-677.   doi: 10.12265/j.cjors.2021206
摘要(262) HTML全文(73) PDF(79)
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).
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
2022, 37(4): 678-686.   doi: 10.12265/j.cjors.2021198
摘要(240) HTML全文(100) PDF(40)
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,从而获取厦门大学翔安校区的电磁态势分布. 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
2022, 37(4): 687-698.   doi: 10.12265/j.cjors.2021201
摘要(227) HTML全文(91) PDF(23)
摘要:
基于气象、电离层和气候星座观测系统(Constellation ObservingSystem 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.
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
2022, 37(4): 699-703.   doi: 10.12265/j.cjors.2021157
摘要(145) HTML全文(55) PDF(27)
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.
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
2022, 37(4): 704-709, 718.   doi: 10.12265/j.cjors.2021158
摘要(400) HTML全文(142) PDF(38)
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.
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
2022, 37(4): 710-718.   doi: 10.12265/j.cjors.2021196
摘要(166) HTML全文(43) PDF(23)
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,本文提出的方法,在未知目标信号特征的情况下,能够有效识别电磁信息的泄漏源与泄漏信息,为计算机线缆提供了一种电磁信息泄漏的智能分析手段.
一种适用于间接学习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
2022, 37(4): 719-725.   doi: 10.12265/j.cjors.2021191
摘要(158) HTML全文(67) PDF(17)
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中后失真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后失真模块进行训练. 预失真模块和后失真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,结果表明,新提出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.
双频带可重构功率放大器设计
冀常鹏, 张凯威, 南敬昌
2022, 37(4): 726-732.   doi: 10.12265/j.cjors.2021207
摘要(185) HTML全文(56) PDF(42)
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)大于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.
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摘要:
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摘要:

1986年创刊,双月刊

主管单位:中国科学技术协会

主办单位:中国电子学会

主       编:董庆生

标准刊号:
ISSN 1005-0388
CN 41-1185/TN

国内邮发代号:36-260

国外发行代号:BM1942

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