二次静电放电（secondary electrostatic discharge，SESD）是一种由一次静电放电引起的发生在仪器内部微小缝隙间的击穿放电现象，可对晶体管等很多元件造成破坏.文章首先搭建由静电放电模拟电路、二次放电模拟电路和电流靶电路组成的电路级仿真模型，初步探索SESD的波形，并与初始模型进行对比分析，验证已知的理论.其次基于实验研究与数据分析的方法，总结二次放电波形特点、峰值特性和时延特性.研究表明：二次放电电流峰值大于一次放电电流峰值，且受放电电压、放电时延等参数影响；二次放电的时延呈正态分布.这一研究结果符合并验证了目前对二次放电微观过程研究所得出的相关理论.

为实现复杂网络电磁脉冲（electromagnetic pulse，EMP）耦合分析，针对非线性负载引起的分析效率和收敛性问题，提出了非线性负载精简建模方法，即将多项式表示的非线性关系用压控元件代替，指定器件动作时间表示开关响应时间，忽略温度等不必要参数，减少模型元器件个数等.采用该方法建立了气体放电管（gas discharge tube，GDT）和金属氧化物变阻器（metal oxide varistors，MOV）的精简SPICE（simulation program with integrated circuit emphasis）模型，并且用3种不同类型的脉冲激励端接非线性负载的传输线，进行了收敛性和仿真效率分析.结果表明，GDT和MOV的简化模型能够很好收敛，MOV的模型分析效率提高约30%，GDT的模型分析效率稍有劣化，但完全避免了理想开关元器件的使用，与实际器件的工作原理一致.这些建模方法具有较强的普适性，可以移植到其他非线性负载的建模上，例如与线缆耦合的精简计算模型相结合，从而提高超大系统的电磁兼容（electromagnetic compatibility，EMC）设计与评估效率.

针对市场上对多功能视频监控系统的需求，设计并实现了一款基于装饰天线的无线视频监控系统.装饰天线主要由K9玻璃块、LED和馈电介质板组成.K9玻璃作为天线谐振器辐射信号，LED作为光源集成照明功能，馈电介质板激励玻璃谐振器，同时作为玻璃和LED支撑平台.天线工作在2.4 GHz Wi-Fi频段，通过激光雕刻技术实现玻璃块内含3维月球图案，集成装饰效果.基于所设计的装饰天线，采用嵌入式处理器Hi3516A，实现500万像素视频的采集、校正、处理、压缩，成功完成2.4 GHz无线视频监控系统设计.最终制作测试证明了设计的可行性，为隐藏视频监控设备提供一种新的可选择方案.

在传统阵列天线波束赋形设计中，通过对阵元天线辐射方向图进行幅度相位加权，获得阵列合成方向图.通常阵元激励幅度相位权值的获取，取决于优化算法对目标方向图和阵列合成方向图的对比，通过对阵元激励幅度相位进行大量随机选参后，获得优化结果.由于算法通常是基于相关的阵元方向图，且算法中缺乏副瓣抑制机制，使得方向图合成效率不高且副瓣效果通常不理想.该文设计了一种任意波束直接合成算法.该方法首先在阵元方向图的基础上获得一组互相独立的高增益窄波束（自由基波束），然后基于此波束进行方向图的直接合成，使波束赋形问题统一到基于自由基波束权值运算的范畴内，对波束赋形问题进行了统一，避免了未知参量的随机优选过程，极大提升了阵列天线波束赋形设计的效率.同时在自由基设计的过程中结合了副瓣抑制机制，且这种副瓣抑制机制与波束赋形过程互相独立，使合成波束的副瓣天然地具备了低副瓣的特征.

针对低频电磁传输中天线尺寸过大的问题，设计了一种基于三相感应电机的小型化超低频发射天线.电机工作时产生了时变低频电磁场，可作为超低频发射天线.为有效分析其电磁场分布，文章建立旋转磁偶极子数学模型以等效电机内部旋转时产生的磁场.首先，对电机内部磁场和旋转磁偶极子的关系进行阐述，利用麦克斯韦方程组，得到旋转磁偶极子的电磁场分布.其次，通过电磁仿真软件验证旋转磁偶极子的近场分布特性和远场辐射特性.最后，通过实验对电机近场的磁场分布进行验证.仿真和实测结果表明，三相感应电机具有超低频天线的辐射特性.

在解读、剖析ITU-R P.1546方法的基础上，通过对比北京周边平原地区和贵州喀斯特山区的测试结果和预测结果，分析了该方法在两类中国陆地典型区域的适用性.分析结果表明：1）在3 s和30 s高程精度下，平原地区均表现出较好的适应性，但提升高程精度可一定程度上减小预测误差；2）山区在3 s高程精度下具有良好适应性，粗粒度的高程数据将对发射天线等效高度及场强插值、地形余隙角修正值产生较大影响，其中3 s与30 s高程精度下的地形余隙角修正值的均值相差30.85 dB.研究结果可为ITU-R建议所提供传播预测方法的区域性应用及本地化研究等方面提供参考依据.

针对等效原理算法（equivalent principle algorithm，EPA）中的单位算子采用传统数值离散方式导致精度差的问题，提出了一种混合的数值离散方式来提高计算精度.该混合离散方式将等效面上的电流用传统RWG（Rao-Wilton-Glisson）基函数展开，磁流用BC（Buffa-Christiansen）基函数展开，再分别用n×BC和×nRWG作为测试函数对电流和磁流进行测试，即在单位算子的对偶空间里对其进行测试.本文还将多层快速多极子方法（multilevel fast multipole algorithm，MLFMA）用于加速EPA中的矩矢相乘计算.最后通过数值算例说明了该方法的正确性和有效性.

提出了一种基于多体制探测数据融合的最高可用频率（maximum usable frequency，MUF）预报方法.该方法基于数据融合的思想，将电离层垂测数据和斜向探测数据进行融合处理，对短波通信最大可用频率进行预报，试验结果表明，该方法能够有效提升对MUF预报的准确性，预报相对误差降低19.23%，绝对误差降低0.33 MHz；对比实验结果，春秋季和冬季的预报精度提升尤为明显，平均达到25%以上，夏季能达到10%以上.该方法易于工程实现，能够对短波通信选频、短波广播覆盖分析等提供准确的数据支撑.

针对当前GNSS-R技术利用GNSS海面反射信号仅反演有效波高一个参数的不足，基于直射信号和反射信号构成的复相干场模型，建立海面相关时间与波浪的有效波高和平均波周期的映射模型，给出了基于直射信号多普勒频移、C/A码、导航数据位参数辅助的海面反射信号处理流程和方法，确立了基于GNSS海面反射信号的有效波高和平均波周期反演流程和方法，并在青岛小麦岛海洋观测站进行了岸边实验.实验结果表明，有效波高反演结果的均方误差为0.1 m，平均波周期反演结果的均方误差为0.61 s.所提反演方法对海洋观测新技术研究和新装备制造，及其在我国北斗系统中的应用等扩展领域，都具有明显学术价值和重要意义.

精确给出电离层的实时变化信息对现代通信和卫星导航等系统可靠应用具有非常重要的意义.为提高电离层经验模型电子密度的输出精度，提出了一种基于地基GNSS和COSMIC掩星数据吸收的三维电离层电子密度重构的新方法.以最新版国际参考电离层模型IRI-2016为背景模型，选择IG指数与Rz指数作为驱动量，采用Brent算法分两步实现了地基GNSS和COSMIC掩星数据的吸收.与欧洲区域8个垂测站实测数据的对比表明：数据吸收后模型重构的电离层N_mF₂的绝对平均误差和标准差分别下降了33%和29%；电离层h_mF₂的重构误差则分别下降了约55%和30%.对比结果验证了所提方法的精度和有效性.

研究了以埋地漏泄同轴电缆作为分布式传感器的电气特性，拟应用于隧道、铁路沿线等防止入侵破坏和预警山体塌方信号的探测.以垂直开槽漏缆结构为例，利用HFSS搭建全波仿真模型，理论分析并提取出缝隙的等效电路模型，从而以该模型为基础分析漏缆的传输、反射和耦合特性.从等效电路模型出发，运用ABCD矩阵计算出了等效电路模型中的电路参数值及漏缆间耦合参数值.理论计算与全波仿真非常吻合，验证了等效电路的正确性.结果表明，与HFSS仿真相比，本文提出的等效电路方法占用计算资源较少且大大缩减了仿真时间，解决了HFSS仿真漏缆长度受限及耗时太长的难题；同时理论计算出了等效参数值和漏缆间耦合参数值，更直观反映了漏缆间的耦合特性.

联合利用CHAMP卫星等离子体密度就位观测数据和海口站GPS电离层闪烁监测仪数据，分析了2004年1月、2月和11月三次地磁暴期间海口站的电离层闪烁特征.我们发现海口站电离层对3次磁暴事件的响应特征明显不同.就磁暴期间B_z分量和Dst指数的观测值来说，2004年11月的磁暴事件最强，其次是1月的，2月的最弱.而地基闪烁监测仪的观测结果表明：1月磁暴事件期间，L波段电离层闪烁最强，闪烁指数S₄最大值接近于1.0，闪烁出现率的最大值超过80%；2月磁暴事件期间，电离层闪烁持续时间最长，S₄最大值接近于1.0，闪烁出现率的最大值接近63%；11月磁暴主相和恢复相期间，无电离层闪烁现象出现.CHAMP卫星和地面闪烁监测仪观测到的结果一致，表明多重尺度的电离层不均匀体通常同时存在，但是小尺度的电离层不规则体通常会先消失.对比上述三次实验的观测结果，我们推断造成电离层响应特征差异的原因与环电流的影响有关，Aarons准则可较好地解释电离层对3次磁暴事件的响应.同时跨赤道风场可能也有贡献，它通过增加沿场向积分的Pedersen电导率，降低了R-T不稳定性，从而抑制了电离层闪烁的发生.

针对高空核电磁脉冲（high altitude electromagnetic pulse，HEMP）试验研究，分析了电小环天线测量原理和频率特性，建立了传感器数值模型，研究了其脉冲接收特性，设计了一种B-dot传感器，研制了一套脉冲磁场测量系统.结果表明：当环面半径小于20 mm，传感器的上限截止频率达到720 MHz以上，标定结果显示测量系统整机的上升时间小于1 ns.应用该系统测试HEMP模拟器的电磁脉冲环境，并与电场测量结果进行了比对和验证，结果与理论相符，该系统具备HEMP模拟器产生的快前沿脉冲磁场的测量能力，同时可推广应用于其他强脉冲磁场测量.

低频脉冲磁场是一种常见电磁干扰源，可以在雷电放电、地面核爆炸及生产生活等多种活动中产生，具有低频、低阻和时变等多重特性，可通过直接穿透和磁电感应作用于计算机系统上，对其产生干扰或毁伤.为确定低频脉冲磁场对计算机系统的效应规律，文章利用螺线管脉冲磁场模拟装置，开展了低频脉冲磁场作用下联想品牌计算机（包括2款台式机和一款笔记本）效应的试验研究，得到了扰乱阈值和效应规律，分析了磁场特征参数与效应现象的关系，并与相关研究成果进行了对比.其中脉冲磁场上升时间在数μs至数百μs之间，磁感应强度最大约70 mT.研究结果符合理论预期，并与现有成果逻辑关系一致，可为计算机系统及相近设备的低频脉冲磁场防护提供参考和依据.

设计了一种应用于平方公里中频孔径阵列的双极化超宽带锥削槽天线.该天线采用五边形谐振腔代替传统锥削槽天线的正方形谐振腔，在不占用有源电路面积的情况下，拓展了低频工作带宽；采用辐射板与馈电巴伦分离设计，在不影响天线电性能的前提下，极大地缩小了介质板尺寸以节约加工成本；天线加工成十字形结构以实现阵元间良好的电流连续性和不恶化天线的极化性能.仿真结果显示，该天线能够在0.25~1.57 GHz带宽内进行±45°扫描，且在整个工作频带内具备较好的极化特性，因此所设计天线能够满足平方公里（the Square Kilometer Array，SKA）中频阵超宽带、低成本、大扫描角以及高极化隔离度的要求.

提出了一种基于混合蝴蝶交配优化（butterfly mating optimization，BMO）算法抑制阵列天线互耦的新方法.该方法首先根据建立的阵列天线的非线性优化模型，对优化变量进行分组排序，利用二进制BMO算法对模型馈线进行稀布优化；其次，为平衡全局搜索和局部寻优能力，在标准BMO算法的基础上赋予蝴蝶个体均匀混沌初始化和自适应变位移机制，对天线结构进一步优化.将所提方法应用于二元甚低频（very low frequency，VLF）紧耦合伞形天线阵，结果表明：所提方法能够有效改善相控时阵元的辐射电阻，组阵增益接近理论值，提升了阵列天线的波束合成性能.该方法为大型阵列天线互耦抑制提供了新思路.

针对当前已有圆极化微带天线有效带宽窄、尺寸大等缺陷的现状，设计了一种应用于2.4 GHz无线传感网络的宽带圆极化微带天线.采用Ansoft HFSS建立了天线的模型，并对其主要结构参数进行了仿真分析，最终推导出了天线的最优结构参数.最优结构参数下的仿真结果显示，天线的-10 dB阻抗带宽达到了63.5%，3 dB轴比（axial ratio，AR）带宽达到了17.5%.同时，采用矢量网络分析仪对天线实物进行了回波损耗测试，测试结果与仿真结果吻合.最后，将设计的天线加载到CY2420通信节点上进行通信性能的测试，测试结果表明：加载了该宽带圆极化微带天线的节点在150 m处的平均丢包率为0.36%，且天线任意方向下的丢包率基本相同.从测试结果可以看出该天线具有良好的圆极化特性和实用特性.