• 2023年第21卷第10期文章目次
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    • >专栏:太赫兹真空电子器件
    • W波段TWT用硼掺杂金刚石衰减器的热稳定性能研究

      2023, 21(10):1189-1193. DOI: 10.11805/TKYDA2023200

      摘要 (423) HTML (105) PDF 2.26 M (1063) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大功率折叠波导行波管(TWT)对高导热衰减材料的迫切需求,开展了硼掺杂金刚石膜制备和介电性能研究,在此基础上研制出硼掺杂金刚石衰减器并探究衰减器性能的热稳定性。研究结果表明,硼掺杂浓度为1.81×1019 cm-3的金刚石膜,在W波段介电常数和损耗角正切平均值分别为7.18和0.30;随着环境温度从室温升高至90 ℃,在85~110 GHz范围内,硼掺杂金刚石衰减器的|S11|由19.67 dB提高至20.94 dB,|S21|由44.03 dB提高至45.63 dB,呈现出较高的热稳定性。

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    • E波段连续波空间行波管研制进展

      2023, 21(10):1194-1197. DOI: 10.11805/TKYDA2023185

      摘要 (308) HTML (124) PDF 2.96 M (1485) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高波段空间行波管的卫星通信应用需求,介绍了E波段连续波空间行波管的研制情况。该行波管通过进一步优化折叠波导慢波结构参数和调整周期跳变方案,实现改善带内增益波动性、提高效率的目的。研制出的样管在14.7 kV、74 mA条件下,实现电子注动态流通率高于98%,在71~76 GHz范围内,输出功率大于85 W,总效率大于37%,增益大于40 dB。

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    • 氢气退火在UV-LIGA制作折叠波导慢波结构中的影响

      2023, 21(10):1198-1203. DOI: 10.11805/TKYDA2023206

      摘要 (253) HTML (284) PDF 3.24 M (986) 评论 (0) 收藏

      摘要:详细研究了利用紫外-光刻、电铸(UV-LIGA)技术制作全铜结构折叠波导各个阶段中氢气退火工艺对实验的影响。氢气退火工艺主要用于两个阶段:第一阶段为对铜基板的烧氢处理(前期),第二阶段为实现金属结构后对基板和铸层整体的烧氢处理(后期)。实验发现,前期氢气退火除清洁基板、降低内应力外,还能发生晶界迁移,使晶粒在高温下生长趋于稳定,利于生长与之结合更紧密的电铸层。但该处理需提前至基板抛光之前,否则会导致平整度变差。后期氢气退火除检测全铜结构能否经受高温焊接外,还有助于进一步去除光刻胶,并促进基板和铸层在高温下生长为结合紧密的共同体。

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    • 基于交错双栅结构的混合电路模型

      2023, 21(10):1204-1210. DOI: 10.11805/TKYDA2023199

      摘要 (146) HTML (282) PDF 2.06 M (998) 评论 (0) 收藏

      摘要:带状注行波管作为一种发展中的新型器件在雷达和通信领域有广泛应用前景。相比于圆形注器件,目前针对带状注行波管的注波互作用模型仍较少。本文针对交错双栅这一常用的带状注慢波结构,从电路理论出发,研究了由分布式的传输线元件和集总电路原件构成的混合电路模型在刻画高频率慢波结构上的适用性,重点解决了从慢波结构几何参数到电路物理参数的映射问题。建立交错双栅混合电路模型,推导了色散方程,同时基于模拟退火算法实现了高精确度参数拟合。结果表明,混合电路模型能够精确刻画交错双栅的色散特性。该模型对后续开发基于混合电路模型的带状注大信号注波互作用程序具有重要意义。

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    • W波段行波管切断位置性能分析与实验

      2023, 21(10):1211-1216. DOI: 10.11805/TKYDA2023207

      摘要 (351) HTML (344) PDF 3.86 M (968) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析折叠波导行波管互作用电路切断位置的功率和频谱特性,提出并研制出一只四端口W波段脉冲行波管。对该行波管频带内互作用电路的S参数、切断处功率和对应频谱特性进行测试,分析表明:端口2(输入段的切断)的功率幅值主要取决于饱和状态下行波管的输入功率,与输入段增益不成正比关系分布;端口3(输出段切断)功率主要取决于端口匹配性能,其数值计算功率和测试数据吻合良好。本文研究为毫米波及太赫兹行波管切断设计提供了一种有效方法。

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    • >探测制导、测控通信与电子对抗
    • 通信语音干扰效果评估方法

      2023, 21(10):1217-1223. DOI: 10.11805/TKYDA2021335

      摘要 (368) HTML (66) PDF 2.32 M (1028) 评论 (0) 收藏

      摘要:通信语音干扰效果评估,是指对语音通信系统接收的受扰语音信号进行分析,确定语音信号被干扰程度的技术。准确地评估干扰效果是研制通信对抗设备、评估电子对抗态势以及了解通信质量等活动的重要依据。针对超短波通信干扰系统,提出了基于梅尔频率倒谱系数(MFCC)特征、小波统计特征和感知特征的统计测度,结合最小二乘、反向传播(BP)神经网络以及支持向量回归(SVR)拟合回归模型的评估系统,其预测值和主观评估值的相关系数达到0.9以上,保障了该干扰评估系统的实用性。研究了基于深度学习的无参考评估方法,并利用实测数据验证了其有效性,准确率达到了87%,高于多测度融合评估方法。

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    • 基于多天线到达相位差的室内定位算法

      2023, 21(10):1224-1229. DOI: 10.11805/TKYDA2021283

      摘要 (171) HTML (50) PDF 2.19 M (800) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对测距式射频识别(RFID)室内定位算法的精确度会受到测距误差严重影响的问题,提出一种基于多天线到达相位差(M-PDOA)的室内定位算法。通过M-PDOA测距方法进行测距,采用三边测量算法对目标标签进行定位。仿真结果显示,本算法的测距平均误差为0.102 7 m,性能提升65.76%;定位平均误差为0.180 7 m,性能提升56.67%,说明本文算法能够有效减少测距误差,并且定位精确度较高。

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    • 基于参数匹配的调频连续波干扰抑制方法

      2023, 21(10):1230-1238. DOI: 10.11805/TKYDA2021276

      摘要 (311) HTML (106) PDF 4.31 M (755) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着线性调频连续波(FMCW)车载雷达的广泛应用,同一个场景下若干个雷达的相互干扰可能导致传感器灵敏度降低,甚至虚警。针对该问题,提出一种基于量子遗传和中心值匹配相结合的干扰抑制方法。该方法首先将发射波形和干扰信号的互相关函数作为目标函数,通过量子遗传算法进行波形参数优化,在约束范围内得到互相关最小的工作参数,然后基于这个参数生成发射波形,最后根据干扰信号的参数,通过中心值匹配的方法选择合适的工作雷达参数,实现自适应干扰抑制。仿真结果表明,该方法可以以较低的计算量达到良好的干扰抑制结果。

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    • >电磁场与微波
    • SGEMP等效脉冲电流注入波形研究

      2023, 21(10):1239-1243. DOI: 10.11805/TKYDA2021265

      摘要 (319) HTML (75) PDF 1.63 M (755) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用电磁范数对系统电磁脉冲(SGEMP)脉冲电流注入(PCI)波形参数的确定方法进行研究。负载分别为高阻和低阻时,对SGEMP敏感端口响应典型波形进行电磁范数参数化表征,综合考虑等效波形的上升时间、峰值、携带的能量和电荷量与响应波形的差异情况,开展了PCI等效波形参数研究。仿真结果表明,方波等效波形可以很好地模拟出响应波形,等效波形与响应波形的峰值一致,频谱特征近似;等效波形的上升时间、携带的能量和电荷量等参数通过调整脉宽即可实现与响应波形一致。因此,可采用电磁范数对SGEMP响应波形进行参数化表征等效,获得的等效波形容易在实验室生成,从而为采用电流注入方法开展SGEMP研究提供一种新的途径。

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    • 一种宽带小型化的双圆极化天线设计

      2023, 21(10):1244-1246. DOI: 10.11805/TKYDA2021319

      摘要 (348) HTML (131) PDF 2.11 M (821) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种覆盖X频段的双圆极化天线,通过1个3 dB电桥分别给2个垂直交叉放置的Vivaldi天线馈电来实现双圆极化。为了实现宽带小型化,在Vivaldi天线表面开槽并且电桥采用耦合形式实现。仿真结果表明,所设计的天线整体尺寸为0.48λ×0.48λ×0.5λ(λ对应最低频率处波长),能够在8~12 GHz的频带内实现天线驻波比(VSWR)<2,轴比为3 dB,带宽为40%的左旋和右旋圆极化。

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    • >信号与信息处理、计算机与控制
    • 基于红外漫反射谱和机器学习的粉末物质识别

      2023, 21(10):1247-1256. DOI: 10.11805/TKYDA2022035

      摘要 (284) HTML (94) PDF 3.21 M (744) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外光谱可有效携带化合物结构以及化合物组成成分的信息,在化学研究、纯度检测和药物识别领域已得到广泛应用。但在实际应用场景中,由于缺乏标准样品制备的条件,红外光谱识别准确率较低,效率较差,使这项技术受到了极大限制。本文采用可调谐红外量子级联激光器作为激光源,建立记录粉末样品漫反射光谱的实验系统。以葡萄糖和聚乙烯混合粉末漫反射谱为例,通过Kubelka-Munk(K-M)方程和Kramers-Kronig(K-K)关系合成样品的透射谱,并验证漫反射谱还原透射谱的可能性。将光谱数据用于两种神经网络模型中,对混合粉末质量分数进行预测。结果表明,在K-K关系变换下,长短期记忆(LSTM)网络模型预测效果最佳,明显优于BP神经网络模型;在K-M方程变换下,两种神经网络对高质量分数葡萄糖样品的预测都比较准确,对低质量分数的预测较差。两种漫反射光谱校正方法都不同程度地提高了训练结果的准确性,LSTM模型整体优于BP神经网络模型。这些研究结果有助于发展基于频率可调谐或宽谱红外激光的未知混合粉末样品的识别技术。

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    • 电力客户需求高适配性关联抽取算法

      2023, 21(10):1257-1262. DOI: 10.11805/TKYDA2023055

      摘要 (154) HTML (32) PDF 1009.64 K (682) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了准确、高效地分析电力客户需求,从而降低电力企业成本,提高电力服务的产品附加值,基于层次分析法,计算条件属性重要度,构建优先关系矩阵,结合模糊关系判断尺度,确定电力客户需求权重。度量决策树节点纯度,分别对离散型节点变量与连续型节点变量进行指标分析,判断电力客户需求权重的准确性。建立电力客户需求关联抽取模型,获取电力客户需求用户画像,将信息区分值作为区分变量能力强弱的指标,计算不同变量之间的相关系数,设计关联抽取算法,得到电力客户关联结果。该方法在高、中、低3种频率中,虽其平均绝对百分比误差(MAPE)值不断升高,且随着关联层次的增加而逐渐递增,但整体依旧较低,判断电力客户需求权重的准确性较高。

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    • 基于Frobenius范数奇异值分解的快速ICP算法

      2023, 21(10):1263-1270. DOI: 10.11805/TKYDA2021369

      摘要 (238) HTML (103) PDF 1.80 M (671) 评论 (0) 收藏

      摘要:迭代最近点法(ICP)及其变体是三维点云刚性配准的典型方法,但此类通过迭代计算逐点距离矩阵实现点云配准的方式,严重制约了点云的配准效率。本文提出一种快速ICP算法,利用Frobenius范数表示待配准的两幅点云之间的误差函数,获得误差值最小点位置,并对此位置进行奇异值分解,从而得到旋转矩阵和平移向量,极大压缩了迭代次数和配准时间。在Standford数据集和3DMatch数据集上进行试验,与传统ICP算法及其变体、3种基于学习的点云配准算法进行对比,本文方法配准效率最优;在达到相近的配准精确度时,提出的快速ICP方法的迭代次数仅为传统ICP算法的0.2倍,在Standford数据集上配准所需时间为传统ICP算法的1/4,在3D Match数据集上配准所需时间为传统ICP算法的1/8倍。本文提出的快速ICP算法在数据量大的点云场景下,具有更高的效率。

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    • >微电子、微系统与物理电子学
    • 新型二阶磁控忆阻器简化模型的设计与验证

      2023, 21(10):1271-1277. DOI: 10.11805/TKYDA2021259

      摘要 (341) HTML (47) PDF 4.29 M (696) 评论 (0) 收藏

      摘要:忆阻理论的提出极大地推进了混沌系统的发展,丰富了混沌电路的动力学行为。运算放大器因其强大的信号处理能力,成为忆阻器电路模型的重要组成部分。本文基于低功耗差分对构建了一种极简化的运算放大器,该运算放大器将所需晶体管数目减少至2个;以此运算放大器为基础,设计了新型二阶磁控忆阻器的模拟等效电路模型和硬件实验电路。结果表明:激励信号频率增加,斜“8”字形紧磁滞回线的旁瓣面积减小;激励信号幅度增加,斜“8”字形紧磁滞回线的旁瓣面积增加。电路仿真结果与硬件电路实验结果验证了新型磁控忆阻器模型的有效性与设计方法的正确性。

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    • 一种双通道小型荧光测温仪的设计与实现

      2023, 21(10):1278-1284. DOI: 10.11805/TKYDA2021315

      摘要 (280) HTML (49) PDF 3.42 M (684) 评论 (0) 收藏

      摘要:荧光光纤温度传感器利用光纤技术的远距离传输,避开了恶劣的测温环境,相较传统有源测温设备的接触式测量,更适合在强电磁场、高压腐蚀等极端环境下的温度检测。针对传统的单通道电路读出结构易受外界干扰的弊端,本文设计了一种双通道的小型实用的荧光测温系统。整个测温系统分为光路设计、电路设计和程序设计3个部分。采用两路通道差分相减的创新思想,完全消除了直流分量且基本不含有随机噪声,从而得到了单一光滑的荧光衰减信号。最后通过标定实验,得到荧光寿命与温度之间的函数关系。实验结果表明,在10~130 ℃的温度范围内,标准温度偏差为0.5 ℃,基本满足强电磁场、高压腐蚀、微波热疗等一些恶劣环境下的测温需求。

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