2019, 17(4):547-551. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0547
摘要:为探索产生太赫兹信号的新型材料与器件,提出一种基于石墨烯的具有双顶栅极结构的场效应管器件(FET)模型,并对此器件所具有的太赫兹特性进行研究。使用费米函数推导计算发现,器件在一定的太赫兹频段存在负电导的可能,同时得到了石墨烯综合电导与偏置电压、弛豫时间、栅极电压以及温度等因素之间的关系,表明此器件具有作为新型太赫兹源的潜力。
2019, 17(4):552-556. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0552
摘要:常温固态太赫兹谐波混频器是太赫兹系统应用中的关键器件。介绍了一款基于肖特基二极管的670 GHz四次谐波混频器的仿真与设计。在高频结构仿真软件(HFSS)中对准垂直结构肖特基势垒变阻二极管进行三维结构建模,采用基于谐波平衡算法的整体综合仿真方法对混频器进行仿真和优化。结果表明:在功率为10 mW的167 GHz本振信号驱动下,混频器单边带变频损耗在637~697 GHz射频频率范围内小于13.8 dB,3 dB变频损耗带宽为60 GHz;最优单边带变频损耗在679 GHz为10.6 dB。
2019, 17(4):557-562. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0557
摘要:将逆合成孔径雷达(ISAR)技术应用到太赫兹频段,针对平滑表面物体和复杂表面物体扫描获取原始数据,并基于快速傅里叶变换对获取的三维数据进行处理,实现横向和径向的高分辨力太赫兹三维目标重建。通过在波数域对回波信号进行距离迁移补偿处理、插值处理,以及空域图像阈值去噪处理后,将目标的反射系数从三维空间中提取出来并保留其空间位置信息,从而完成三维目标重建。
2019, 17(4):563-566. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0563
摘要:采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术测量了乳清酸在10~120 cm-1的室温特征吸收谱;基于密度泛函理论,对乳清酸单个分子和晶胞周期结构的光学模式进行模拟计算。研究结果表明:乳清酸在10~120 cm-1波段范围内有3个明显的特征吸收峰,除95.5 cm-1的吸收峰来源于分子内和分子间相互作用外,其余2个特征吸收峰主要来源于分子间相互作用模式。乳清酸分子间的相互作用一定程度上遏制了其分子内振动强度。该研究将有助于工业生产中乳清酸的监测及其临床药理特性的分析。
HUO Yiwei , WU Yajun , WANG Xiaobing
2019, 17(4):567-571. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0567
摘要:THz Radar Cross Section(RCS) measurement setup based on THz Time Domain Spectroscopy (TDS) is built to provide large scaled targets test ability in recent years. As calibrations, the metal plates and dihedrons are used in our experiments. The measurements are performed in a monostatic terahertz time-domain setup. The author proposed time domain and frequency domain calibration methods for angular RCS of calibrations, comparing the measurements with the theory to verify the ability of the time domain measurement setup.
2019, 17(4):577-582. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0577
摘要:针对室内非法信号源定位应用的特点,提出一种基于到达方向(DOA)估计的无源定位方法。采用具有解相干能力的基于特征空间的到达角(ES-DOA)估计算法估计来波到达角度空间谱和对应的信号功率;采用一种新的直达路径集成搜寻算法判断信号的直达路径方向,并通过交叉测量法估计非法信号源的位置。仿真实验表明,ES-DOA算法在处理相干阵列信号时,具有高分辨力和较强的抗噪声能力,提出的直达路径识别算法能够在不同室内环境中准确识别信号的直达路径方向,具有较强的鲁棒性。研究证明,该定位方法具有较强的系统可实现性,既能单站定位,又可多站协同工作,部署方便,使用灵活,是一种有效的室内非法信号源定位解决方案。
2019, 17(4):583-588. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0583
摘要:复合高斯杂波(CGC)在拟合高分辨力、低掠射角海杂波中已得到广泛应用,带有逆伽马纹理的CGC的强度分布为广义帕累托(GP)分布。在实际雷达工作场景中,由于观测区域内海杂波的非平稳非均匀特性,导致独立同分布杂波样本的获取十分困难。提出一种广义帕累托分布参数的贝叶斯估计方法,通过在线更新数据的先验信息,获取小样本情形下GP分布参数。仿真实验证明,该方法能够在样本数量较小的情况下,对GP数据实现较为精确的参数估计。
2019, 17(4):589-593. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0589
摘要:针对民用无人机(UAV)对军事目标等重点要害部位的安全威胁问题需要无人机干扰天线的现状,设计实现了一种改进的双频双馈八木天线。分析了民用无人机特点,提出干扰天线技术指标,对主要形状尺寸进行计算;通过HFSS仿真软件仿真得到双频双馈八木天线的具体参数;最后实际制作了该型天线并进行实测。仿真和实测结果表明,设计的天线具有增益高、质量轻、小型化的特点,能够满足无人机干扰天线的要求。
2019, 17(4):594-598. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0594
摘要:从近年来新型作战概念牵引、机载平台限制、架构发展及技术推动4个层面阐述了网络化作战环境中射频综合的必要性,基于未来作战样式对于射频综合系统的能力特征需求进行耦合分析;对分立式的异构传感器进行综合设计,提出射频综合的基本架构方案,从机载总体角度对射频综合总体、共形孔径、射频管理等关键技术进行分析,为系统综合设计提供支撑。
2019, 17(4):599-603. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0599
摘要:多部甚高频/特高频(VHF/UHF)频段机载通信电台在机上同时工作时,存在严重的自扰、互扰、串扰等同址干扰电磁兼容性问题。以3部VHF/UHF频段机载通信电台同机工作为例,分析了影响其通信效果的天线安装位置、空中电磁环境特性、杂散及互调等因素,并进行了空中实际测试;对空中电磁环境特性与地面电磁环境特性进行了比对,初步验证了通信电台发射机杂散辐射射频分量等相关指标优劣的重要性以及多部电台同频段与不同频段通信时带来的二阶互调、三阶互调的影响程度,有助于指导机载通信电台的电磁兼容设计。
2019, 17(4):604-609. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0604
摘要:地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)编队飞行,是指2个或2个以上的搭载了合成孔径雷达的地球同步轨道卫星协同工作,组成一颗大的“虚拟卫星”,进而完成多项任务并降低风险。GEO SAR编队飞行形成的多通道可以用来进行动目标检测。空时自适应处理(STAP)在空-时二维平面上抑制杂波,完成强杂波背景下的动目标检测。在传统STAP算法的基础上,提出了基于GEO SAR编队飞行的对地面运动目标检测的方法,并通过仿真分析了该方法的性能。
2019, 17(4):610-615. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0610
摘要:为实现对空间动态目标的稳定跟踪,介绍了一种高精确度双框架结构伺服系统,通过标定提高了其指向精确度。利用旋转变压器作为角度位置传感器,通过激光测距机和相机实现远场目标的稳定跟踪。利用高精确度单轴转台、激光测距机和平面反射镜对伺服系统双框架指向精确度进行标定实验测量。针对伺服系统几何误差,对获得的采样数据进行分段直线拟合,并写入控制程序。对测量数据进行分段检索定位,通过拟合直线参数对数据进行修正。实验结果表明,标定后的双框架伺服系统指向精确度优于16",可有效提高伺服系统指向精确度。
2019, 17(4):616-620. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0616
摘要:5G通信技术的迅速发展和产业化进程给电子设备的电磁屏蔽设计带来了严峻挑战。5G通信中24 GHz以上的电磁波极易通过电子设备屏蔽外壳上的各种孔缝耦合进入电子设备内部,影响设备的正常工作。针对常规散热孔设计难于适应5G通信发展需求,提出了一种介质开孔型频率选择表面(FSS)结构。该结构在不影响设备通风散热的条件下,实现对28 GHz频段信号的电磁屏蔽。经过全波分析方法仿真,所设计的FSS结构在28 GHz频段电磁屏蔽效能(SE)达30 dB以上,带宽大于2 GHz。无论是TE还是TM极化电磁波,在0°~60°入射范围内具有良好的电磁屏蔽稳定性。
2019, 17(4):621-626. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0621
摘要:对微波相位敏感的电子系统,要求信号在电缆中传输时由环境温度变化和线缆机械应力作用引起的相位变化较小,以确保传输信号较低的信号畸变。在-20~60 ℃温度范围内和50~ 200 mm静态机械弯曲影响下对不同结构的同轴电缆传输相位变化特性进行了理论分析并开展实验验证,得到了2种常用同轴电缆传输相位随温度和机械弯曲变化的灵敏度。温度在0~10 ℃时,电缆传输相移突然增大;静态机械弯曲时,弯曲半径由50 mm增大至200 mm时,电缆传输相移可减小一半。在同轴电缆的选择和使用环境的确定时需考虑这些因素的影响。
2019, 17(4):627-631. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0627
摘要:基于偶极子组阵结构,设计了一种具有水平全向辐射方向图和水平极化特性的平面天线。该天线由3只偶极子天线组成,每只振子弯折30°并上下交错印刷在PCB板的表面上,构成正六边形环,环的直径为0.45λ0(λ0为中心频率处的自由空间波长)。3只偶极子天线均采用SMA接头直接顶馈,从而省略了偶极子天线的馈电巴伦。通过优化偶极子天线振子长度和间距等结构参数,以及控制馈电相位,实现水平全向辐射。设计和加工制作了一只工作频率为2.45 GHz的天线样品,测试与仿真结果吻合良好,其|S11|≤10 dB的相对阻抗带宽为12.94%(2.367~2.684 GHz),水平全向增益约为1.42 dBi,不圆度小于±0.7 dB。
2019, 17(4):632-635. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0632
摘要:设计了一种新型单层结构的超宽带双极化平面交叉偶极子天线。该天线采用2对方环偶极子正交排布实现双线极化,在方环偶极子内部加载枝节,外部加载寄生方环,引入新谐振点,大幅度扩展了天线带宽;天线结构紧凑,尺寸仅为0.25λL′0.25λL(λL为低频截止频率对应的空间自由波长)。设计和加工制作了一件工作于甚高频(VHF)频段的天线样品,测试结果表明,该天线能够在55~155 MHz实现电压驻波比(VSWR)<2.5,阻抗带宽达到96%,同时天线在整个工作频带呈现良好的定向辐射特性,增益大于7 dB。
2019, 17(4):636-640. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0636
摘要:针对雷达系统复杂电磁环境效应,在分析雷达面临复杂电磁环境的基础上,研究电磁环境要素表征方法,提出雷达信号处理和数据处理阶段电磁环境效应量化指标,建立雷达电磁环境要素信号模型、雷达信号接收与处理、雷达数据处理模型,给出雷达电磁环境效应数据模拟方法,支持不同复杂电磁环境要素的参数化输入,并动态仿真复杂电磁环境与雷达系统的作用过程,输出各个节点的效应表征参数瞬态和统计值。初步结果验证了研究思路的正确性,能够为建立复杂电磁环境要素与复杂电磁环境效应之间的映射关系提供大样本数据支撑。
2019, 17(4):641-646. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0641
摘要:反射面天线是最主要的高增益天线形式,在与无线电相关的各个领域具有广泛应用。随着科技的发展,对于超宽带(UWB)反射面天线的要求日益迫切。因此,作为反射面天线核心的馈源,如何在超宽的频带内具有良好的阻抗特性、恒定的辐射特性和稳定的相位中心,已成为当今天线技术的研究热点。给出了超宽带馈源的设计要点,总结了超宽带馈源的类型、特点和发展现状,并对超宽带馈源设计技术的未来提出了展望。
2019, 17(4):647-652. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0647
摘要:通过运用激光加工的方法在三维半球壳表面加工孔径十字环形频率选择单元,探讨激光加工相比其他加工手段的优势和不同激光加工工艺参数对十字环形频率选择单元加工质量的影响。对球形曲面频率选择单元加工工艺方法进行分析,介绍激光加工中出现的加工缺陷,并根据缺陷的特点提出参数化表征量;对实验件进行单因素参数试验,分析标刻单元加工质量变化规律并找到合理参数范围;最后,根据合理参数范围做参数化试验,探讨加工质量的改进效果。实验结果表明:振镜式激光加工速度相较于普通数控加工系统提高了15倍左右,加工缺陷占比可控制在5%以内。
2019, 17(4):653-656. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0653
摘要:目前,电磁兼容(EMC)设计已成为复杂系统设计的一个重要组成部分,电磁兼容设计方法主要有测试分析法、经验分析法和建模仿真法三种。从日益复杂的电磁环境的要求出发,结合高度集成的复杂系统电磁兼容设计的实际困难以及电磁兼容设计人员的具体情况,分析测试分析法、经验分析法和建模仿真法这三种电磁兼容设计方法的可行性,指出三种方法的适用范围和面临的问题,从实用角度提出建立电磁兼容数据库,将电磁兼容测试数据、电磁兼容设计经验和电磁兼容模型全部入库的建议,对提高复杂系统的电磁兼容性具有现实意义。
2019, 17(4):657-660. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0657
摘要:基于固态等离子体表面P-I-N(S-PIN)二极管设计了一款可重构天线,该天线用多个S-PIN单元代替金属作为辐射器。在一种激励模式下,天线作为单极子天线辐射;在另一种激励模式下,天线作为偶极子天线进行辐射。天线实现了X波段到Ka波段的频率可重构,即在X波段和Ka波段分别有2个工作频点,2个频段均有广泛用途,可适用于一些要求宽频带范围内频率可重构的场合。
2019, 17(4):661-665. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0661
摘要:高功率微波装置在运行时面临的高热流密度散热是当前热控必须解决的难题。微小通道热沉散热结构简单,换热能力突出,在一定程度上能够解决高热流密度散热的问题。但使用微小通道热沉散热时,散热面温度在沿工质流动方向不断升高,这对器件稳定运行不利。而射流冲击技术中流体垂直于热源喷射,温度边界层薄,温度梯度大,换热效果强。将射流冲击技术与微通道热沉相结合,不仅能提高换热系数,增大换热量,而且能实现良好的温度均匀性。对高热流密度下射流冲击微小通道热沉进行数值模拟,分析不同射流孔径对其传热和流动特性的影响。结果表明,增大远离出口处的射流孔径,有利于提高传热效率和减小流动阻力。优化后的射流微通道热沉,在质量流量为14 g/s时,换热系数接近39 000 W/(m2·K)。
2019, 17(4):666-670. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0666
摘要:为解决星体资源有限导致天线安装数量受限问题,针对K/Ka/EHF三频共用反射面天线的关键部组件――基于频率选择表面(FSS)的副反射器进行研究。概述了三频共用反射面天线系统的基本架构,选择双曲面型带通全金属FSS作为天线系统的副反射器;采用Floquet原理与有限元分析结合的方法,利用Ansys HFSS15作为分析工具进行仿真设计,仿真结果表明通带插损小于0.3 dB,2个模式的幅度差小于0.2 dB,相位差小于2.5°,带外抑制大于25.9 dB。最后对加工生产的副反射器进行了性能测试,测试结果与仿真分析结果一致,为星载反射面天线三频共用提供了技术支持。
马永光 , 吴 翔 , 何 鑫 , 任 涛 , 杨金涛 , 黄承祖 , 黄建领
2019, 17(4):676-680. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0676
摘要:针对国内军用及民用各类型天线及目标特性测量常用的紧缩场静区平面波幅相性能现场校准需求,开展了0.3~110 GHz紧缩场现场校准系统的优化设计。研制了微波幅相收发系统、一体化接收探头天线和八自由度、高精确度可移动大型极坐标扫描设备(半径3 m,平面度均方根值0.04 mm),完成了大型紧缩场静区性能校准系统的研制。利用某航天单位的紧缩场对系统性能进行了现场试验验证,结果表明,研制的校准系统功能强,指标高,可以满足各类型紧缩场校准需求。
2019, 17(4):681-685. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0681
摘要:伪码-线性调频(PRBC-LFM)信号具有伪随机相位编码信号和线性调频信号的优点,是一种具有优良抗干扰性能和宽带特性的复合信号。提出一种针对宽带伪码-线性调频信号全去斜接收处理方法,能够实现在较低速率采样条件下完成对宽带伪码-线性调频信号的脉冲压缩。并结合频率步进技术,设计和实现了超大带宽的伪码-线性调频信号,对各子脉冲信号进行脉冲压缩后在频域进行相干合成,对合成得到的大带宽频谱进行逆傅里叶变换得到目标的高分辨力一维距离像。点目标一维距离像仿真和地面运动目标ISAR成像实验均验证了本方法的有效性。
2019, 17(4):686-690. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0686
摘要:武器装备全寿命周期管理的需求推动了雷达故障预测与健康管理技术的研究和发展,雷达装备也逐步由原先的预防性维修和事后维修模式向视情维修模式转变。大数据技术和雷达健康管理系统的有机结合,可以有效地整合雷达在役阶段的数据资源,与设计、制造、售后等其他寿命周期阶段串联在一起,真正实现雷达装备的全寿命周期管理。提出一种基于大数据的雷达健康管理系统的网络平台框架,并介绍了雷达健康管理系统的关键技术。
2019, 17(4):691-697. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0691
摘要:针对压缩域跳频信号参数估计方法需借助测量矩阵寻找压缩采样数据的数字特征,造成运算复杂度高,且存在基不匹配的问题,提出一种压缩域数字特征和原子范数的跳频信号参数估计方法。建立块对角化的测量矩阵,实现信号分段压缩,分析压缩采样数据的数字特征,实现跳变时刻粗估计;分离出未发生频率跳变的信号段,利用原子范数最小化方法实现跳变频率的精确估计;最后依据精确估计的跳变频率,设计原子字典,并在压缩域实现跳变时刻的精确估计。基于该算法的跳变频率估计性能高于基于压缩感知的跳变频率估计,亦能精确估计跳频信号的跳变时刻。仿真结果显示,在信噪比高于-2 dB,压缩比高于0.5时,基于该算法的归一化跳变频率估计误差低于10-4,归一化跳变时刻估计误差低于10-2。
2019, 17(4):698-702. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0698
摘要:水面无人艇(USV)及相关技术由于在战略和应用层面上的重要意义,近年来得到飞速发展。通过无人平台逐步代替有人船只已成为业内共识的未来发展方向。水面自主艇为中电科海洋信息技术研究院研制的水面无人艇产品,本文以该产品为例,分阶段介绍了平台总体技术研究过程、子系统功能与交联关系以及产品使用想定。水面自主艇系统是跨学科、多领域杂糅的产物,严格遵循应用想定方向,把握好平台总体技术是项目成功的关键。
2019, 17(4):703-708. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0703
摘要:针对激光雷达在电力巡线中的深度应用,通过数学建模,对基于三维激光点云的输电杆塔倾斜、电力线弧垂、多电力线交叉跨越、电力线周围净空排查等巡线作业重点关注的参数建立计算方法,克服了激光雷达常规内业数据处理中过份依赖专用商业软件的问题。用实际激光点云数据进测试,效果良好,进一步提升了激光雷达在电力巡线中的优势和效能。
2019, 17(4):709-715. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0709
摘要:针对全电子引信系统安全性,提出一种基于感应耦合式无线电能传输(ICPT)原理的高压变换器,利用初、次级谐振原理实现能量传输。分析了ICPT系统工作原理,基于基波法建立了倍压整流电路等效阻抗和负载电压数学模型。采用Matlab仿真研究了系统工作频率、间隙距离变化对负载电压的影响。仿真结果表明,通过改变工作频率和间隙距离,可得到稳定的负载电压。针对仿真结果,搭建了基于ICPT原理的高压变换器系统实验平台,进一步验证了理论和仿真结果的正确性。
2019, 17(4):721-725. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0721
摘要:研究了4H-SiC浮动结(FJ)结势垒肖特基(JBS)二极管的设计方法。提出在上外延层厚度一定的情况下得到外延层最佳掺杂浓度,然后以器件的功率优值(BFOM值)为依据确定出最佳下外延层厚度,进而设计出浮动结和表面结的最佳结构参数。否定了文献中认为浮动结位于器件中部为最佳设计的结论。仿真结果表明浮动结和表面结线宽比不仅影响器件导通特性,还会影响反向特性。浮动结线宽比在一定范围内会略微影响器件击穿电压,而表面结线宽比主要影响器件的反向泄漏电流。
2019, 17(4):726-729. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0726
摘要:行波管具有大功率、高增益等优点,是雷达、电子对抗系统等武器装备的核心电子器件。采用一种新型慢波结构——非半圆弯曲变形折叠波导,设计出低电压、高效率、宽带W波段脉冲行波管,工作电压16 kV,电流125 mA,6 GHz带宽内输出功率大于125 W,增益大于34 dB,电子效率与总效率分别大于6.3%,25.7%。
2019, 17(4):730-734. DOI: 10.11805/TKYDA201904.0730
摘要:功率管在空间辐射环境下会发生沟道边缘漏电,导致功率集成电路性能退化。介绍了一种0.35 μm单片集成(BCD)工艺下基于华夫饼结构的全新功率管版图,并对普通条形栅结构N沟道功率管和新型华夫饼结构N沟道功率管进行了Co-60辐射实验。总剂量辐射使N沟道条形栅功率管发生漏电。辐射实验结果表明,经过无边缘化处理的华夫饼结构可以有效控制总剂量辐射诱发的漏电,能够大幅提升功率管的抗总剂量辐射能力。
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