• 2014年第12卷第1期文章目次
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    • 太赫兹高速无线通信:体制、技术与验证系统

      2014, 12(1):1-13.

      摘要 (6327) HTML (0) PDF 1.23 M (6900) 评论 (0) 收藏

      摘要:对太赫兹高速无线通信的国内外现状和发展趋势进行了全面的综述与分析。首先介绍了太赫兹通信的特点、频段和调制体制。在此基础上详细讨论了太赫兹无线通信的关键技术,包括太赫兹产生和功率放大技术、太赫兹接收检测技术、太赫兹调制解调技术、太赫兹传输技术、太赫兹高速通信数据流和网络协议技术、太赫兹集成微系统技术;然后重点介绍了日本、德国、美国和中国的几个典型的太赫兹通信验证系统;最后对太赫兹高速无线通信的应用和发展进行了展望。

    • 0.22 THz宽带折叠波导慢波结构的设计

      2014, 12(1):14-18.

      摘要 (4983) HTML (0) PDF 473.36 K (3175) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对折叠波导的理论分析,提出一种快速设计折叠波导慢波结构的方法。优化设计了中心频率为0.22 THz的折叠波导慢波结构,分析了结构参数对高频特性的影响。为防止振荡,仿真中采用截断的慢波结构。互作用仿真表明,在电子注电压为16 kV,电流为10 mA情况下,中心频率处增益为23.9 dB,输出功率为1.2 W。其中3 dB带宽大于14 GHz(0.214 THz~0.228 THz),带内输出功率大于0.5 W,在7 GHz(0.217 THz~0.224 THz)范围内输出功率大于1 W。

    • 基于0.14 THz成像雷达的RCS测量

      2014, 12(1):19-23.

      摘要 (6847) HTML (0) PDF 868.82 K (4164) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了一种在菲涅耳区测量雷达散射截面(RCS)的方法。通过近-远场变换,利用目标的一维距离像、二维逆合成孔径雷达(ISAR)像数据估计目标RCS,避免了太赫兹(THz)频段RCS测量不容易满足远场条件的困难。采用强散射点提取技术剔除支架等背景噪声对测量结果的影响,提高了RCS估计精确度。利用该方法对0.14 THz雷达缩比测量数据进行处理,获得了典型目标在P波段的RCS估计值。

    • 大功率太赫兹回旋管的腔体分析与模拟

      2014, 12(1):24-27.

      摘要 (4283) HTML (0) PDF 417.58 K (3434) 评论 (0) 收藏

      摘要:以0.3 THz回旋管为研究对象,对TE06模回旋管腔体进行理论分析和起振电流的计算,以避免模式竞争的出现。对选取的电参数进行粒子模拟仿真,在10 kV和300 mA条件下得到TE06模输出、平均输出功率为152 W及输出频率为299.5 GHz的模拟结果,并对不同磁场和不同电流情况下输出功率进行了分析,为太赫兹回旋管的研制提供参考。

    • 环烯烃聚合物太赫兹光子晶体光纤设计与制造

      2014, 12(1):28-31.

      摘要 (4614) HTML (0) PDF 712.97 K (3757) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低传输损耗,在太赫兹波段采用具有低吸收损耗的环烯烃共聚物作为基质材料,设计了一种太赫兹光子晶体光纤。通过全矢量有限元法模拟仿真,对光子晶体光纤的损耗和频率的关系进行了分析计算。结果表明,这种光纤在太赫兹频段具有良好的传输特性,大大优于传统的金属波导,且该类型光纤还具备良好的弯曲性能,在太赫兹频段具有重要应用价值。

    • 基于光导开关和平板线的固态脉冲功率技术

      2014, 12(1):32-36.

      摘要 (4471) HTML (0) PDF 444.80 K (3519) 评论 (0) 收藏

      摘要:紧凑型固态化是脉冲功率技术发展的趋势,研究了基于GaAs光导开关和陶瓷平板传输线的固态脉冲功率技术。紧凑型固态脉冲功率系统的关键部件主要包括固态陶瓷平板传输线,高功率GaAs光导开关以及激光二极管触发系统。研究了单路Blumlein脉冲形成线输出特性,分析了GaAs光导开关非线性导通带来的损伤,并开展了单路Blumlein脉冲形成线实验。结果表明:研制基于固态平板传输线、光导开关以及激光二极管触发系统的紧凑型脉冲功率具有可行性,负载上获得了超过20 kV的高压脉冲输出。

    • 金星表面THz遥感探测

      2014, 12(1):37-40.

      摘要 (4432) HTML (0) PDF 523.65 K (3243) 评论 (0) 收藏

      摘要:从“金星快车可见光与红外热成像光谱仪(VIRTIS)载荷成功地实现了对金星表面辐射探测”事实出发,利用高分辨率传输分子光谱数据库(HITRAN),仿真验证了金星大气模型相适应的近红外大气窗口,从而分析并获取了金星THz大气窗口。与此相适应,从实现金星地表全天候遥感探测科学目标出发,系统阐述了金星大气THz窗口下探测的优势,提出多功能金星遥感构想。

    • 支持多媒体业务的接入控制技术研究进展

      2014, 12(1):41-46.

      摘要 (4751) HTML (0) PDF 324.96 K (2925) 评论 (0) 收藏

      摘要:如何保障不同类型的多媒体业务在通信过程中的通信服务质量(QoS),是目前接入控制技术中一项热点研究问题。通过对近十几年间相关文献的整理和分析,对支持多媒体业务的接入控制技术的研究进展进行综述,具体内容包括多媒体业务类型的设计、支持多媒体业务的接入控制协议、多信道分配策略等方面,并提出了支持多媒体业务的接入控制技术未来的研究方向。

    • 基于外信息转移图的光交织多址系统性能分析

      2014, 12(1):47-51.

      摘要 (4896) HTML (0) PDF 341.46 K (3327) 评论 (0) 收藏

      摘要:光交织多址(OIDMA)技术是自由空间光(FSO)通信中的一种简单且有效的解决方案,具有较高的频谱效率和较低的多用户检测(MUD)复杂度等优点。外信息转移(EXIT)曲线图是分析迭代结构的有效工具。本文利用EXIT曲线图对OIDMA FSO系统在深空和深Gamma-Gamma大气湍流衰弱信道中的性能进行预测和分析。结果表明,OIDMA FSO系统在不同环境中都具有稳定的快速收敛性和良好的系统性能,且EXIT曲线图能够准确、高效地分析OIDMA FSO系统性能,具有重要的指导意义。

    • 分段处理的反辐射被动导引抗有源诱偏策略

      2014, 12(1):52-56.

      摘要 (3919) HTML (0) PDF 434.85 K (3139) 评论 (0) 收藏

      摘要:在反辐射导弹(ARM)对抗有源诱偏问题中,ARM导引头所面临的信号环境非常复杂,很难用某种单一的算法来实现抗诱偏。针对此问题,提出一种分段处理的反辐射被动导引策略。基于对ARM抗诱偏过程中信号变化特点的分析,整个导引过程分为3个导引段,给出了各段中导引头的任务以及采用的信号处理算法。该策略的主要思想是将一个复杂问题分解为3个相对简单的子问题,具有一定的科学性和可操作性,仿真实验验证了所提策略的有效性和可行性。

    • 小型高速无人机控制耦合分析及补偿控制

      2014, 12(1):57-61.

      摘要 (5068) HTML (0) PDF 334.80 K (3981) 评论 (0) 收藏

      摘要:小型高速无人机横侧向转动惯量很小,在控制方向舵时,会在滚转通道产生较大的滚转角加速度,从而产生剧烈的滚转运动,表现出明显的控制耦合作用,影响小型高速无人机横侧向控制。本文从系统数学模型出发,了解其产生机理,以及其对无人机控制过程的影响。针对其中不可忽视的控制耦合力矩作用,采用PID控制方法,设计相应的耦合补偿控制律。仿真验证表明,该耦合补偿控制律能对控制耦合力矩项进行补偿,效果良好。

    • 基于连接质量和节点相关度的机会网络路由

      2014, 12(1):62-66.

      摘要 (5654) HTML (0) PDF 344.43 K (2905) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出利用连接质量估计节点间消息成功转发的概率,并证明了节点间相关度越高,消息转发率越高。在此基础上,提出基于连接质量和节点相关度的机会网络路由机制。路由计算节点转发效用值时,综合了连接质量和节点相关度;消息转发时,不断向相对于目的节点转发效用值高的节点转发消息。仿真结果表明,与传统路由相比,在消息送达率相同的前提下,该路由消息延迟更小、消耗的总能量更少。

    • GPU加速混合场积分方程求解导体目标散射问题

      2014, 12(1):67-70.

      摘要 (4026) HTML (0) PDF 433.39 K (3569) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用图形处理单元(GPU)加速混合场积分方程(CFIE)分析导体目标电磁散射问题。较电场积分方程(EFIE)和磁场积分方程(MFIE),CFIE消除了内谐振问题,并且具有更好的条件数。求解的数值方法为基于RWG基函数的矩量法(MoM)。所有计算步骤均在GPU上实现,包括:阻抗元素填充、电压向量填充、矩阵方程的共轭梯度(CG)求解、雷达散射截面(RCS)计算。在保证数值精确度的前提下获得了数十倍的速度提升。

    • 雷达模拟训练系统电视跟踪视景仿真实现

      2014, 12(1):71-75.

      摘要 (4522) HTML (0) PDF 454.85 K (2909) 评论 (0) 收藏

      摘要:电视跟踪是雷达系统多模式跟踪方式中重要的一种,基于图像绘制技术实现了电视跟踪系统的视景仿真。详细描述了电视跟踪视景仿真的实现方法,包括系统设计、序列图像采集方法、全景图像的合成算法以及视景图像生成算法,并进行了算法优化和视景仿真实现。该方法已成功应用于某多功能相控阵雷达模拟训练系统的开发,仿真效果较为逼真。

    • 低指纹密度下分段式高精确度室内定位方法

      2014, 12(1):76-80.

      摘要 (5549) HTML (0) PDF 429.05 K (3230) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对室内环境中传统定位方法在大定位区域、低指纹密度下定位精确度低、计算复杂度高的问题,提出了一种基于线性插值法和分布重叠的分段式定位方法。该方法采用传统的最近邻法进行粗定位,得到可信区域;利用线性插值法更新可信区域内指纹数据库,增加指纹密度;在可信区域内,采用基于分布重叠的指纹相似度匹配法实现精定位。实验结果表明,在低指纹密度下,该定位方法定位精确度较高,算法复杂度适中,具有一定的适用性。

    • W波段单刀双掷开关

      2014, 12(1):81-84.

      摘要 (4559) HTML (0) PDF 434.86 K (4036) 评论 (0) 收藏

      摘要:实现了一种采用微波开关(PIN)二极管设计的低插损、高隔离度的W波段单刀双掷开关(SPDT)。电路采用了改进的Y型结和梳状线高通滤波器形式的鳍线结构,有效提高了端口隔离度,降低了插入损耗。仿真结果显示,导通端口在88 GHz~99 GHz内的插入损耗小于0.7 dB,断开端口隔离度大于58 dB。测试结果显示,在频段90 GHz~95 GHz内,输入端口与输出端口1之间的插入损耗低于3.7 dB、隔离度高于33 dB;输入端口与输出端口2之间的隔离度高于33 dB、插入损耗低于3.8 dB。

    • 相消型介质参数变化测试传感器

      2014, 12(1):85-88.

      摘要 (4224) HTML (0) PDF 431.48 K (3049) 评论 (0) 收藏

      摘要:为测量化学溶液由于温度、浓度等外在因素的变化而导致介电常数的微弱变化,设计了相消型介电常数微小变化测量传感器。该传感器依据幅度相同、相位相反的2路信号相消的原理进行设计。该装置主要包括1个同相威尔金森功分器和1个180o反相功分器,2个功分器用2条槽线相连形成2条支路,分别是参考支路与测量支路,待测物与参考物分别放在2条支路上。通过测量2条支路相消的情况来反映待测物与参考物之间介电常数的差异。仿真结果表明,与常规共面波导测量方法相比,该传感器在观测材料参数变化方面,其传输参数的幅值灵敏度提高了18 dB以上。

    • 同轴结构快Marx发生器设计及实验

      2014, 12(1):89-92.

      摘要 (6420) HTML (0) PDF 400.17 K (4572) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种紧凑型同轴结构快前沿Marx发生器,该发生器采用3.3 nF陶瓷电容器作为储能电容,用螺旋形空芯电感作为充电电感,通过各级气体火花开关迅速放电在负载上产生电压脉冲。为使整个Marx发生器结构紧凑,将电容器、气体开关、充电及隔离电感设计为同轴一体化结构,并放置在一个密封的金属圆筒内,通过充氮气和六氟化硫的混合气体来绝缘。采用理论及电路模拟的方法,分析了开关导通状态、分布电容、回路电感等因素对输出波形的影响。Marx发生器的基本运行参数为:十二级Marx发生器在负载50 Ω时输出电压150 kV,开路电压达240 kV,负载输出波形脉冲宽度25 ns,上升时间约10 ns,脉冲功率源能量为7.9 J。

    • 高速移动信道中的ICI消除算法

      2014, 12(1):93-96.

      摘要 (4451) HTML (0) PDF 297.32 K (3150) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前研究中的子载波干扰(ICI)消除算法不支持高速移动环境的缺点,提出一种基于线性时变模型的ICI迭代消除算法。使用相邻3个正交频分复用(OFDM)信号帧对信道进行近似处理,将时变的无线信道建模为基于每条信号径的线性时变信道,信道线性时变斜率可通过相邻的导频符号获得,这样就可以预先构造频域干扰矩阵,然后通过循环迭代的方法将接收符号中的干扰消除。仿真结果表明,本文提出的ICI迭代消除算法可有效消除高速移动信道中的ICI。在多普勒偏移小的条件下,此算法带来的性能提升更大。

    • 基于瓦片金字塔模型的高分辨力岩心图像浏览

      2014, 12(1):97-102.

      摘要 (4193) HTML (0) PDF 716.87 K (3313) 评论 (0) 收藏

      摘要:相对低分辨力岩心图像,高分辨力岩心图像由于像素点较多,数据量较大,在传输、处理和显示过程中都将占用很大的内存开销,传统的处理方式无法实现高分辨力岩心图像的浏览显示。针对此问题,提出一种基于瓦片金字塔模型的瓦片图像分割技术,将原始高分辨力岩心图像转换为以瓦片结构存储的具有多个分辨力层的标签图像文件格式(TIFF)图像,利用分块传输和分块加载来实现高分辨力岩心图像在浏览器端的浏览显示。

    • IGS连续运行参考站高程时间序列功率谱分析

      2014, 12(1):103-107.

      摘要 (4543) HTML (0) PDF 454.51 K (3328) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高GPS数据的精确度和可靠性,采用最小二乘平差原理、最小二乘平差的3倍单位权中误差限差准则和稳健估计粗差探测的四分位距(IQR)准则,对数据进行粗差探测、剔除、分类处理与比较,并基于MATLAB平台采用时间序列拟合模型与谱分析法对我国国际GNSS服务组织(IGS)站的高程分量数据进行研究。通过对北京房山站高程数据的研究可以看出,GPS点位高程分量的时间序列的残差序列近似于正弦函数,周期近似为1年,振幅为0.03,高程分量数据不仅存在很明显的线性趋势,而且存在较明显的周期特性。表明最小二乘原理、误差限差和IQR准则可以很好地体现高程数据的线性特征、周期特征及残差谱特征。

    • 斜坡类信号频谱分析时应注意的一个问题

      2014, 12(1):108-111.

      摘要 (4712) HTML (0) PDF 347.69 K (4273) 评论 (0) 收藏

      摘要:斜坡类信号属功率无限信号,针对常见于各种复变函数与积分变换类教科书中此类信号的傅里叶变换结果提出了质疑,认为以傅里叶变换所体现的此类信号的频谱特性不具有实际意义或应用背景。通过对傅里叶变换基本定义、运算性质、物理意义以及斜坡信号频谱特性的分析,表明在信号频谱分析过程中,傅里叶变换这一频谱分析工具不一定适用于功率无限信号。

    • 基于距离度量学习的DCT域JPEG图像检索

      2014, 12(1):112-118.

      摘要 (6040) HTML (0) PDF 443.72 K (3379) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于特征有限,传统基于欧式距离的压缩域检索性能并不理想。本文引入距离度量学习技术,研究压缩域图像检索,提出了一种基于距离度量学习的离散余弦变换(DCT)域联合图像专家小组(JPEG)图像检索方法。首先,提出了一种更有效的DCT域特征提取方法;其次,运用距离度量学习技术训练出一个更加有效的度量矩阵进行检索。在Corel5000上的图像检索实验表明,新方法有效提高了检索准确度。

    • 基于FPGA的煤粉浓度测量系统设计

      2014, 12(1):119-122.

      摘要 (4362) HTML (0) PDF 393.40 K (3291) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤粉浓度对电厂发电效率具有直接影响,基于可编程逻辑门阵列(FPGA),设计了测量煤粉浓度的双通道数据采集系统。系统以Altera公司的CycloneⅡ代FPGA为主控制芯片,通过控制AD9223模数转换器,实现数据转换;采用Cypress公司的CY7C68013A芯片,以及Slave-FIFO方式存储时序,通过USB实现转换的数据与计算机之间的传输。采用LabVIEW软件完成上位机数据采集界面的设计。系统实现了对煤粉浓度微弱变化的测量与控制,有效提高了煤粉的燃烧效率。

    • 基于DSP28335双核飞控计算机的实现

      2014, 12(1):123-126.

      摘要 (4778) HTML (0) PDF 428.45 K (4175) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对无人机(UAV)飞控计算机的接口丰富、浮点运算效率高、可靠性高等要求,设计了一种基于双TMS320F28335(简称DSP28335)架构设计的无人机飞控计算机,一核专用于导航信息的解算和传感器信息的综合处理,另一核专用于控制律解算和机载任务管理。借助此双CPU架构,实现了飞控计算机强大的运算与信息处理能力,以及丰富的片上资源,并且电路结构简化,CPU降额使用,系统可靠性高。该双核飞控计算机被成功应用于某微型测姿系统的组合导航信息采集处理及Kalman滤波算法的姿态漂移校正。

    • 科氏质量流量计驱动系统模糊PI控制方法

      2014, 12(1):127-131.

      摘要 (4309) HTML (0) PDF 358.66 K (3294) 评论 (0) 收藏

      摘要:科氏质量流量计的工作原理建立在振动的基础上,良好的流量管振动控制是产生精确测量数据的前提。传统的模拟控制方法增益有限,动态响应慢,导致流量管振动不稳定甚至停振。为改善对测量管振幅的控制,本文采用模糊比例积分(PI)控制方法,并根据牛津大学对两相流进行试验得到的数据,模拟在两相流发生过程中阻尼比的变化规律,在Simulink中建立驱动系统仿真模型,并与传统的PI控制方法进行比较。结果显示,采用模糊PI控制方法能使流量管响应速度更快,且振动幅值更稳定。

    • 太阳能三语旅游导航系统设计与实现

      2014, 12(1):132-135.

      摘要 (3977) HTML (0) PDF 409.39 K (3551) 评论 (0) 收藏

      摘要:为加快拉萨国际旅游型城市的建设,充分利用西藏丰富的太阳能资源,以凌阳32位嵌入式开发系统为核心,用太阳能电板供电,设计了一款藏、汉、英三语旅游导航器。介绍了系统内部的太阳能供电模块电路及整体设计,其内部存有拉萨各旅游景点的路线信息,可实现相关旅游线路的查询。

    • 基于TMS320C6455 DSP的PCI接口设计

      2014, 12(1):136-140.

      摘要 (4054) HTML (0) PDF 240.21 K (2809) 评论 (0) 收藏

      摘要:TMS320C6455是TI公司的一款高性能数字信号处理芯片(DSP),具有丰富的外部接口。本文介绍了该芯片外围设备组件互连(PCI)接口控制器的性能特点,DSP内部的工作机制,地址映射方式,详细分析了2种工作方式的总线传输特点和性能,并给出了将其应用于卫星基带信号接收卡的设计实例。通过使用TMS320C6455 DSP的PCI控制器简化了硬件接口设计,具有灵活高效的特点,已在工程应用中取得了良好效果。

    • 纯银材料的二次电子发射能谱研究

      2014, 12(1):141-144.

      摘要 (4684) HTML (0) PDF 427.50 K (3308) 评论 (0) 收藏

      摘要:超高真空测试设备配备的能量分析仪可分析材料表面发射的二次电子能谱,区分真正的二次电子和背散射电子,并通过对能谱积分求得真二次电子系数。本文以纯净银箔材料为例,将电流法测试的二次电子系数(SEY)与能谱分析结果进行对比,误差不超过6%,验证了电流法测试的正确性,并且分析了误差产生的原因。

    • 玻璃陶瓷带状线体击穿与传输特性

      2014, 12(1):145-149.

      摘要 (4028) HTML (0) PDF 567.15 K (3046) 评论 (0) 收藏

      摘要:为将玻璃陶瓷材料应用于脉冲功率系统以实现紧凑性,探究了2 mm厚玻璃陶瓷样品的体击穿场强EB,并测量了电极宽度W与极板间距d之比(W/d)在0.6至2范围内的玻璃陶瓷带状传输线的特性阻抗。考虑到回路分布参数的影响,实验中通过测量失配情况下传输线主脉冲的脉宽、幅值和反射脉冲的幅值,计算了其特性阻抗,并提出了对近似公式的修正。利用高压脉冲对样品两端加载的方式,在脉宽250 ns的脉冲电压下测量了2 mm厚玻璃陶瓷样品的体击穿场强EB,铌酸盐体系样品EB达到20.2 kV/mm,B2O3体系样品EB大于29.6 kV/mm。

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