• 2023年第11期文章目次
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    • >太赫兹科学技术
    • 基于合成技术的毫米波太赫兹固态功放研究进展

      2023, 21(11):1285-1294. DOI: 10.11805/TKYDA2022245

      摘要 (226) HTML (81) PDF 5.36 M (746) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着下一代通信和装备向着更大带宽和更高精确度的方向发展,毫米波太赫兹频段成为微波技术研究的重点方向。发射功率是太赫兹系统中的关键指标,功率的大小直接决定了系统的作用距离。近些年来,毫米波太赫兹频段的固态功率器件取得了显著进步,推动了国内外太赫兹固态功率放大器的工程实现。本文介绍了国际上毫米波太赫兹频段功率合成技术和固态功放的研究现状,以及我国特别是南京电子器件研究所在W波段与G波段基于径向功率合成技术、矩形波导合成技术以及硅基波导合成技术的固态功放模组的最新研究进展。

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    • 基于太赫兹技术的复合材料无损检测研究综述

      2023, 21(11):1295-1305. DOI: 10.11805/TKYDA2022237

      摘要 (225) HTML (147) PDF 5.04 M (760) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着高性能复合材料在航空航天和军事等高新领域的广泛应用,对其质量和性能检查的要求愈加引起重视,如何通过各种方法对复合材料进行无损检测成为近年来研究人员关注的热点和研究方向。太赫兹波量子能量低,对大多数非极性物质透明,因此使用太赫兹技术对复合材料进行无损检测有着独特的应用优势。本文基于太赫兹技术的特点,对太赫兹时域光谱和太赫兹成像技术的无损检测分别进行了详细的论述,并总结了目前复合材料的太赫兹无损检测技术发展趋势,最后对其发展前景进行了展望。

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    • >探测制导、测控通信与电子对抗
    • 基于信道特征高精度提取的空地信道密钥量化

      2023, 21(11):1306-1317. DOI: 10.11805/TKYDA2021412

      摘要 (185) HTML (74) PDF 9.68 M (674) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对无人机空地信道,基于空间期望最大化算法(SAGE)对信道特征参数进行高精确度估计。在提取了多径时延、多径功率等空地信道小尺度衰落特征后,利用均匀量化和非均匀量化方法,对实测数据的主径功率、主径-多径功率差开展无线信道密钥量化。分别针对起飞和巡航场景分析了密钥的量化效率、随机性以及算法运行时间等指标,并与基于大尺度特征的密钥量化结果进行比较。密钥量化效率结果表明:基于非均匀量化优于均匀量化;基于信道特征高精确度估计的量化方法优于传统基于大尺度特征的量化;起飞场景下的量化优于巡航场景的量化。密钥随机性测试结果表明本次量化所获得的密钥都具有较好的随机性;算法运行时间结果则表明不同量化方法的运行时间差异较小。因此基于高精确度提取的2种量化方法复杂度较低。

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    • 一种高动态弱GNSS信号跟踪解调算法研究与实现

      2023, 21(11):1318-1323. DOI: 10.11805/TKYDA2021322

      摘要 (152) HTML (116) PDF 2.09 M (677) 评论 (0) 收藏

      摘要:在某些高动态弱信号场景中,载波相位难以锁定。为实现对高动态弱全球导航卫星系统(GNSS)信号的跟踪,考虑锁频环较锁相环更为鲁棒,提出了一种基于锁频环(FLL)+差分解调的算法,实现对GNSS信号的跟踪和解调。该算法采用二阶FLL实现对卫星信号的频率进行跟踪,差分解调算法实现对比特数据的解调。工程应用上,算法采用现场可编程门阵列和数字信号处理器(FPGA+DSP)的架构实现,在FPGA中实现信号的跟踪信号的前处理,在DSP中实现跟踪环路算法、位同步和差分解调。本文在Matlab平台中实现算法的仿真,通过模拟器平台和对天接收真实的GNSS信号对算法进行验证。仿真结果与实验结果表明,该算法在高动态弱信号条件下能实现对卫星信号的稳定跟踪和数据的解调,克服了锁相环难以锁定导致数据无法解调的难题,最终实现GNSS信号在该条件下的位置、速度和时间(PVT)解算。

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    • 宽带聚合雷达稀疏频率配置及距离估计

      2023, 21(11):1324-1332. DOI: 10.11805/TKYDA2021323

      摘要 (83) HTML (114) PDF 4.12 M (634) 评论 (0) 收藏

      摘要:雷达高距离分辨力需要大带宽发射信号,而雷达发射连续大带宽信号受硬件成本和频谱资源限制。利用多个窄带发射信号进行宽带合成时,由于窄带信号频谱不连续性和步进量的增大,会出现距离旁瓣增大、不模糊距离范围缩小的问题。为解决上述问题,并充分利用不连续或跨波段的频谱资源,提出一种用于宽带聚合的雷达稀疏频率配置方式。通过子频带之间的差分处理,获得等效的连续均匀步进虚拟频率信号,在获得高分辨力的同时避免距离旁瓣增大和距离模糊;对于频率跨度较大的子频带,提出了基于几何绕射理论(GTD)模型的目标散射特性频率一致性校正方法,并仿真分析了不同频率跨度对宽带聚合效果的影响和跨波段宽带聚合的可能性。该研究可进一步为雷达系统的后续兼容研究提供参考。

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    • 基于5G的外辐射源雷达模糊函数研究

      2023, 21(11):1333-1341. DOI: 10.11805/TKYDA2021324

      摘要 (212) HTML (136) PDF 3.25 M (585) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着低空空域开放和无人机等航空技术的发展,对城市或郊区等电磁频谱紧张的区域开展低空目标探测愈发重要,采用5G信号作为机会照射源的外辐射源雷达在该领域展现出了广阔的应用前景。相比4G网络,5G波形方案的实现细节发生了本质的改变,因此基于不同外辐射源信号的模糊函数也存在较大差异,而现有文献对基于5G信号的外辐射源雷达模糊函数的相关研究仍然较为缺乏。本文从信号的基本结构入手,采用对比分析的方法,从理论上对5G信号和4G信号在帧结构及物理资源结构等方面存在的差异进行了详细对比;搭建了系统仿真模型,并对基于5G信号的外辐射源雷达的模糊函数进行了仿真实验;最后,针对模糊函数中的各类副峰,分析了该模糊副峰产生的原因以及可能对信号探测性能造成的影响,并对部分副峰的抑制方式进行简单阐述。该文为基于5G信号的外辐射源雷达副峰的抑制提供了新的思路和方向。

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    • >电磁场与微波
    • 提升微波加热均匀性的新型电介质基底

      2023, 21(11):1342-1350. DOI: 10.11805/TKYDA2023126

      摘要 (63) HTML (26) PDF 4.28 M (681) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍并分析了一种新型的电介质基底,旨在提升微波加热的温度分布均匀性。该基底为非轴对称结构,由FR-4环氧玻璃纤维板与氧化铝制成,其几何参数的选定是以降低球形介质样品的平均温升变异系数为目的。为探究电介质基底对微波加热均匀性的影响,采用球形马铃薯为研究对象,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件模拟微波加热过程,并计算马铃薯的平均温升变异系数。仿真结果表明:相比于不加载基底直接加热,加载电介质基底加热的马铃薯样品的平均温升变异系数降低了40%以上。最后,进行实验测试验证计算的有效性,实验结果表明:实验测试与仿真计算结果一致,温度上升曲线吻合较好,使用该电介质基底可以有效改善微波加热的均匀性。

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    • 复杂电磁环境下的T/R组件设计

      2023, 21(11):1351-1356. DOI: 10.11805/TKYDA2022161

      摘要 (118) HTML (34) PDF 2.60 M (643) 评论 (0) 收藏

      摘要:为使高频高速大功率收发(T/R)组件在复杂电磁环境下可靠稳定工作,本文对组件的开关控制、组件电源与地、组件布局与屏蔽等进行分析,提出了注意要点,并给出了设计方法。在T/R组件开关控制设计中,通过一对延迟与共轭延迟电路保证收发时间长于驱动开关时间,解决共模干扰问题;通过脉宽检测及最高切换速度约束,解决差模干扰问题;在组件电源与地的分析中,着重强调了接地间距不超过信号波长的1/20。在布局与屏蔽的设计中,着重分析了腔体谐振波长。文中给出了实例模块,并就上述3点设计要点进行了对照分析,达到在复杂电磁环境下T/R组件稳定可靠工作的目的。

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    • 一种基于GRNN模型的5G基站电磁辐射预测方法

      2023, 21(11):1357-1363. DOI: 10.11805/TKYDA2022226

      摘要 (163) HTML (157) PDF 2.16 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更好地表征5G基站电磁辐射水平,本文针对电磁辐射预测方法进行研究,提出了 一种基于广义回归神经网络(GRNN)模型的基站电磁辐射环境表征方法,对基站周围的理论最大辐射点接地平面处的瞬时宽带电场强度进行预测。在给定天线发射功率、5G基站与其理论最大辐射点的距离和数据传输时间的情况下,利用80%的数据作为训练集,20%的数据作为测试集,所得平均绝对百分比误差(MAPE)为0.087 1,运行时间为3~5 min,表现出较好的预测精确度和较快的运行速度。与其他模型进行对比,预测精确度和求解效率大幅提高,且随着基站周围区域面积增大,优势愈发明显,具有很好的场景适用性。

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    • >信号与信息处理、计算机与控制
    • 基于IAA的毫米波人体三维高分辨成像算法

      2023, 21(11):1364-1369. DOI: 10.11805/TKYDA2022114

      摘要 (172) HTML (48) PDF 2.18 M (590) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对利用三维合成孔径技术成像的毫米波人体安检设备成像分辨力低的问题,提出一种将迭代自适应(IAA)技术与合成孔径成像技术相结合的波数域IAA成像算法。波数域IAA技术能估计出每个潜在位置所对应的信号源能量,具有分辨力高、旁瓣低且适合单快拍估计等优点。通过理论模型分析和仿真运算,将重构效果图与传统的匹配滤波方法重构效果图进行对比分析,验证了该算法的有效性;同时随着计算能力的提高,该算法的性能也得到提高。

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    • 基于贝叶斯网络的攻击事件智能发掘模型

      2023, 21(11):1370-1380. DOI: 10.11805/TKYDA2021291

      摘要 (173) HTML (76) PDF 3.85 M (628) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前传统入侵检测系统难以得出网络攻击行为之间存在的关联关系问题,以攻击图表示模型为指引,提出一种基于贝叶斯网络的攻击事件智能发掘模型。本文以先验知识建立贝叶斯攻击行为关联图。基于属性相似度聚合网络攻击行为,针对网络攻击场景设计高效的Ex-Apriori算法发掘攻击行为间的关联规则,并建立攻击行为组集。利用贝叶斯攻击行为关联图的参数对攻击行为组集进行计算,实现对攻击事件的发掘。实验表明,本模型能有效提取网络攻击事件及发现攻击路径,为网络攻击事件的发现与应对措施提供理论支持和技术支撑。

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    • 一种基于EDDL的非侵入式负荷检测模型

      2023, 21(11):1381-1386. DOI: 10.11805/TKYDA2023184

      摘要 (184) HTML (25) PDF 1.03 M (597) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前非侵入式负荷检测时存在检测精确度低的问题,提出一种基于事件驱动-深度学习(EDDL)的负荷检测模型。通过零交叉检测电流数据,基于事件驱动机制从大量数据中发现关键事件;将包含关键事件的电流序列转换至图像空间,并代入基于深度学习的负荷检测模型,从而实现端对端的非侵入式负荷检测。实验结果表明,与多分类支持向量机(MSVM)、前馈神经网络(FNN)、卷积神经网络(CNN)和长短时记忆网络(LSTM)模型相比,所提EDDL模型综合性能更优,检测准确率和精确度分别为94.67%和91.76%。仿真结果验证了所提模型可基于事件驱动机制挖掘电流数据,并基于深度学习模型有效提取电流数据特征,从而实现高精确度的非侵入式电力负荷检测。该模型对非侵入式电力负荷检测研究具有一定借鉴作用。

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    • >微电子、微系统与物理电子学
    • 基于MEMS硅基谐振器的磁场传感器最新进展

      2023, 21(11):1387-1396. DOI: 10.11805/TKYDA2022129

      摘要 (194) HTML (131) PDF 2.64 M (675) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着智能时代的到来,磁场传感器已经广泛应用于移动设备中,为用户提供定位和导航等服务。目前,基于霍尔效应的磁场传感器和基于磁性材料的磁阻式传感器是人们普遍采用的2种磁场检测传感器。基于霍尔效应的磁场传感器的优点是成本低,不需要外加磁性材料,且制作工艺和互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容。这种传感器的工作范围一般为10 μT~1 T,并可以通过增加功耗的方式来提高分辨力。磁阻式磁场传感器拥有较高的分辨力和较宽的工作范围(0.1 nT~1 T),其性能主要取决于磁性材料。除了以上2种方式外,由硅基微机电系统(MEMS)谐振器构成的谐振式磁场传感器利用洛伦兹力对磁场的依赖性实现了对磁场的检测,具有体积小、功耗低、性能优异且与CMOS工艺兼容等优点,近年来受到研究人员的广泛关注。本文回顾了由MEMS硅基谐振器构成的磁场传感器的最新发展动态和性能提升方法,并总结了当前存在的关键挑战和未来机遇。

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    • 射流微通道耦合高效散热器传热实验研究

      2023, 21(11):1397-1402. DOI: 10.11805/TKYDA2021318

      摘要 (134) HTML (145) PDF 2.61 M (576) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对光导开关高重复频率运行时产生丝电流加热,使光导开关温度迅速超过材料最高允许使用温度,造成开关失效或损伤的难题,本文结合微通道散热技术和射流冷却技术的优点,设计了射流微通道耦合高效散热器。通过实验测试,对不同运行工况下射流微通道耦合高效散热器的传热特性进行了研究,并与美国进口的蜂窝型微通道散热器进行散热性能对比。实验结果表明:体积流量为3 L/min的情况下,射流微通道耦合高效散热器的换热系数超过35 000 W/(K·m2),散热量高达1 000 W,相比蜂窝型微通道散热器散热量提升了45%。在测试流量下,随着体积流量的增加,射流微通道耦合高效散热器的平均换热系数接近线性增加,而蜂窝型微通道散热器的平均换热系数在大流量下却增加缓慢。此外,采用射流微通道耦合高效散热器冷却的热源面温度均匀性明显优于采用蜂窝型微通道散热器冷却的热源面温度均匀性,采用射流微通道耦合高效散热器的热源面温度波动能降低58%,更有利于降低光导开关热应力。

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