• 2023年第8期文章目次
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    • >太赫兹科学技术
    • 石墨烯动态调控太赫兹表面等离激元

      2023, 21(8):965-970. DOI: 10.11805/TKYDA2022163

      摘要 (156) HTML (47) PDF 5.15 M (640) 评论 (0) 收藏

      摘要:太赫兹表面等离激元(SPPs)是利用亚波长周期性结构在太赫兹频段模拟的具有与可见光频段表面等离激元相似的光学特性的电磁波,分为传输型和局域型2种。本文将石墨烯引入太赫兹表面等离激元结构作为动态激励源,通过外加偏压改变石墨烯的电导率,分别实现了对传输型表面等离激元的幅度、频率、相位和对局域表面等离激元共振强度的动态调控。本文方法为表面等离激元的动态调控提供了新的思路,拓宽了表面等离激元在太赫兹频段的应用。

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    • 地空路径太赫兹波雨天衰减特性分析

      2023, 21(8):971-976. DOI: 10.11805/TKYDA2022188

      摘要 (88) HTML (82) PDF 2.06 M (551) 评论 (0) 收藏

      摘要:雨滴的散射和吸收作用会严重增加地空链路上太赫兹波的传输损耗,降低无线通信的性能。为实现太赫兹波在地空链路上的传输应用,必须对太赫兹波在降雨环境中的传输特性进行深入研究。本文对原有的雨衰模型进行了修正,基于Mie理论,分析了降雨率的变化对地空链路上太赫兹波传输的影响,并与原有模型的计算结果进行了对比。结果表明:在整个太赫兹频段,雨衰减损耗会随降雨率的增加而增大,随频率的增加先增大后减小,且高频太赫兹波段相对0.1~1 THz频段范围的雨衰损耗更小;同时,当频率超过1 THz时,大气窗口越靠近10 THz,损耗越小,在降雨天气环境进行无线通信传输时将更具有通信优势,且频率越低,天顶角越大,模型修正前后的差异性更加明显。

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    • PMI异形曲面构件太赫兹时域光谱检测

      2023, 21(8):977-984. DOI: 10.11805/TKYDA2022169

      摘要 (105) HTML (33) PDF 4.88 M (571) 评论 (0) 收藏

      摘要:异形曲面构件在航空、航天、船舶等领域应用广泛,其粘接质量成为影响工作安全的重要因素。太赫兹凭借其独特的物理特性,近乎是对聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)材料粘接质量进行检测的唯一手段。异形曲面构件上下表面曲率不一致,仅以上表面作为基准曲面进行路径规划时,无法对异形曲面构件粘接质量进行准确判断。对此,在下表面固定不同形状的金属片模拟粘接层中的缺陷,分别以异形曲面构件上下表面为基准曲面,采用机器人化太赫兹时域光谱检测系统进行检测。对上下表面2个基准曲面的太赫兹成像结果进行对比分析,结果表明,以下表面为基准曲面进行检测时,区域Ⅱ、Ⅲ处信号信噪比,较上表面为基准曲面检测时提高12.09 dB、10.39 dB;区域Ⅱ、Ⅲ处金属片实际检测面积与理论面积比值,较上表面为基准曲面检测时提高55.97%、80.81%,更好地满足了异形曲面构件的检测要求。这项工作将促进太赫兹成像在实践中的应用,并为相关领域的进一步研究提供支撑。

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    • >探测制导、测控通信与电子对抗
    • 基于传播算子的卫星导航系统干扰源直接定位方法

      2023, 21(8):985-991. DOI: 10.11805/TKYDA2021118

      摘要 (74) HTML (10) PDF 2.41 M (520) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有单星定位技术精确度不足问题,提出一种基于传播算子的卫星导航系统干扰源直接定位方法,解决现有技术无法快速有效地定位中高轨卫星干扰源的问题。对卫星接收信号建模,计算每个时刻的接收信号协方差矩阵,通过对协方差矩阵分块,计算得到传播算子,进而得到导向矢量正交投影子空间的估计;然后建立损失函数,通过搜索得到干扰源位置估计结果。理论分析和仿真结果证明,该算法在复杂度大大降低的同时,定位精确度与传统基于多重信号分类(MUSIC)的直接定位算法相当,远优于现有的测向定位技术,具有重要的工程应用价值。

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    • 室内射线跟踪关于反射次数的收敛性分析

      2023, 21(8):992-996. DOI: 10.11805/TKYDA2021218

      摘要 (114) HTML (23) PDF 1.17 M (540) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于射线跟踪所需时间随着反射次数增加而迅速增加,反射次数的上限值对于室内射线跟踪的精确度和效率至关重要。因此,本文开展了一个基于统计分析室内场景数据的射线跟踪收敛性研究。通过统计场景中的分布特征,分析射线跟踪不同反射路径的概率,研究接收功率关于射线跟踪最大允许反射次数的收敛关系,得出最优的反射次数上限值,实现优化室内射线跟踪的效率和精确度。将本文模型收敛性与射线跟踪仿真结果的收敛性参数进行对比,在同样计算精确度下,本文模型的收敛结果与射线跟踪仿真收敛结果一致,验证了本文模型的准确性。

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    • 一种基于MPLS的电力线载波通信可区分故障恢复机制

      2023, 21(8):997-1001. DOI: 10.11805/TKYDA2021250

      摘要 (110) HTML (17) PDF 1.13 M (531) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力线载波通信面向广泛的设备对设备的数据交互和通信应用,具有免于部署,易于直连通信的优势,成为一种有效快捷的新型通信方式。但在使用中经常由于通信拥塞或电力干扰,造成各种通信故障,故需要高效的恢复机制保证数据可靠传输。本文引入多标记交换协议(MPLS)技术,设计了一种新型的电力线载波通信可区分故障恢复算法Diff_RECV,在考虑不同生存性服务质量(QoS)要求的同时,将保护恢复机制和重路径恢复机制结合,实现了区分流量保护与恢复。通过实验验证,所提出的Diff_RECV算法能够全部恢复故障业务流量,并且比扩散法有更高的恢复速度。

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    • 基于最小生成树路由的电力线载波通信数据融合算法

      2023, 21(8):1002-1006. DOI: 10.11805/TKYDA2021193

      摘要 (53) HTML (28) PDF 1.58 M (519) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力线载波通信技术利用现有的电力传输网络进行数据传输,具有建设成本低,部署快速灵活等特点,被广泛用于局域网本地通信中。但当节点数过多或传输数据量过高时,如每个节点单独将数据传到调控中心,将会给整个通信系统带来巨大的数据量,同时降低通信效率,甚至造成通信拥塞。为降低传输数据量,节省通信传输资源,提升电力线载波接入网络的传输能力,本文提出了基于最小生成树传输路径的电力线载波通信数据融合算法。将所提算法与未使用融合算法带来的数据量进行对比,证明了所提算法的有效性。

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    • >电磁场与微波
    • 基于尺寸渐变超表面宽带高增益低剖面天线

      2023, 21(8):1007-1013. DOI: 10.11805/TKYDA2021101

      摘要 (112) HTML (166) PDF 3.41 M (522) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种基于尺寸渐变超表面的宽带高增益低剖面天线,该天线由双层超表面和一层微带缝隙组合而成。双层超表面由分别印刷在2个介质板上的尺寸渐变六边形阵列贴片组成,贴片之间存在非等距间隙。超表面单元尺寸渐变设计能够使天线产生多个邻近的谐振点,从而展宽带宽。通过改变超表面天线尺寸结构,分析天线的宽带辐射特性。为获得最佳宽带性能,采用遗传算法优化天线几何参数。制作并测试了一款边长为43.3 mm,厚度为4.853 mm的样本天线用于验证仿真结果。实测结果显示,该天线-10 dB阻抗带宽达到了54%(3.99~6.93 GHz),最高增益达到12.05 dB,在4~6 GHz范围内增益保持在8 dB以上。该天线实现了宽频带、高增益、低剖面的特点,适用于宽带高速率无线通信的诸多领域。

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    • >信号与信息处理、计算机与控制
    • 基于BP_Adaboost模型的乳腺癌诊断预测方法研究

      2023, 21(8):1014-1021. DOI: 10.11805/TKYDA2021094

      摘要 (288) HTML (7) PDF 3.89 M (496) 评论 (0) 收藏

      摘要:乳腺癌是全球女性发病率位居首位的恶性肿瘤,研究基于神经网络模型的乳腺癌诊断预测方法的目的是将临床与机器学习相结合,有助于医疗工作者更加快速准确地判断出患病与否,同时解决现有模型中存在的过拟合以及漏诊率和误诊率过高的问题,并提高预测模型的准确率。本文采用加州大学欧文分校(UCI)数据集,共669个样本,其中包含357个良性样本和212个恶性肿瘤样本,共计10个特征训练预测模型。将10个神经网络模型采用Adaboost方法相结合,即通过Adaboost算法组合多个弱分类器从而形成一个强分类器,最终输出一个具有更高准确率、有较强的自学习能力、自适应能力且泛化性能优良的集成预测模型。结论表明,该模型的预测准确率达到98.5507%,同时准确率(AUC)为0.9966,说明所建模型区分度较好,可以反映模型的诊断价值,且非常稳定,具有非常好的验证效果,为临床应用提供进一步的技术支持和保障。

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    • 基于非均匀采样的DTMB-A信号模糊函数抑制方法

      2023, 21(8):1022-1030. DOI: 10.11805/TKYDA2021102

      摘要 (105) HTML (104) PDF 3.30 M (542) 评论 (0) 收藏

      摘要:新一代数字电视地面广播传输演进标准(DTMB-A)是国标数字电视地面广播信号(DTMB)演进的新一代标准,具有带宽大、抗多径能力强等优点,可作为一种新型的外辐射源雷达机会照射源。本文阐述了DTMB-A信号模糊函数特性,详细分析了其帧内及帧间模糊副峰的形成机理,分析结果表明DTMB-A信号中确定性重复结构(同步信道、保护间隔等)是造成模糊副峰的主要因素。对此,提出一种基于非均匀采样的模糊副峰抑制方法。该方法具有计算复杂度低、易于并行实现等优点。仿真结果证明所提方法能够将DTMB-A模糊函数修正为理想的图钉型,验证了该方法的有效性,为基于DTMB-A信号的外辐射源雷达目标探测研究提供了方法。

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    • 小波包分析结合VMD的气体泄漏信号降噪

      2023, 21(8):1031-1036. DOI: 10.11805/TKYDA2021171

      摘要 (82) HTML (3) PDF 3.01 M (485) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对气体泄漏声波信号降噪的问题,提出一种集合小波包分析(WPA)与变分模态分解(VMD)相结合的降噪方法。通过小波包变换对信号的噪声进行预处理;利用VMD对去除噪声的信号进行分解,得到所有的本征模函数(IMF)分量,并根据相关系数准则判断有效IMF;最后提取有效成分并进行信号重构。对本文方法进行验证,结果表明,本文方法能够有效剔除气体泄漏信号中包含的各种噪声,降噪后信噪比为15.485 1,均方根误差为0.028,为后续信号分析减少了干扰,也为气体泄漏声波信号的特征提取与分析提供了新的思路。

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    • 基于GPU的多模式SAR成像加速研究

      2023, 21(8):1037-1042. DOI: 10.11805/TKYDA2021142

      摘要 (144) HTML (16) PDF 2.73 M (491) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多模式合成孔径雷达(SAR)成像处理中存在的计算效率不足问题,提出了一种基于GPU的多模式SAR统一成像并行加速方法。为充分利用GPU的显存资源,提高算法的运算效率,利用共享内存对矩阵转置、矩阵相乘等部分进行大规模数据并行计算。实验结果表明,该算法大幅度提升了多模式SAR成像的计算效率,最高加速比达到55.62,解决了GPU显存空间利用率较低的问题。

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    • 基于VB的泄漏在线监测系统设计

      2023, 21(8):1043-1048. DOI: 10.11805/TKYDA2021069

      摘要 (108) HTML (19) PDF 2.51 M (478) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于不规则复杂狭小空间微小渗漏难以测量,急需一种便于安装、痕量级测量、快速应答、精准定位的在线监测系统。本文设计了一种基于Visual Basic(VB)的泄漏在线监测系统,总节点以XC6SLX16-3CSG324I为主控芯片,子节点以STM32F103C8T6为硬件电路的主控芯片,微系统(MEMS)金属氧化物传感器Ccs811、Bmp180、Si7021构成数据采集电路。采集电路采用柔性电路技术,以适应狭小空间贴装,便于监测;被测泄露工质可以是纯粹的气体或含有某些挥发性物质的液态。实验结果表明,该系统可实现非接触式测量、快速传感、精确定位,并可测量到挥发性有机化合物(VOC)气体浓度为ppb量级,实现痕量级渗漏测量。

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    • 电力物联网双层网格抗捕获攻击密钥分配算法

      2023, 21(8):1049-1053. DOI: 10.11805/TKYDA2021104

      摘要 (83) HTML (6) PDF 2.19 M (474) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电力物联网智能终端有限的存储、计算和通信资源,现有运行管理算法大多偏重于降低节点功耗,导致终端安全抗捕获的性能受限。为在保障电力物联网终端节点运行性能的同时提升抗物理捕获攻击能力,提出一种轻量级密钥管理方案。通过集中器节点部署增加管控中央区域,形成了一种新型的双层网格部署模型。基于新结构提出一种双阶段的密钥信息分配算法。各阶段根据各子区域节点数目设置Blom矩阵空间的安全阈值,大幅提高了电力信息网络连通性和抗捕获性能。仿真结果证明,当被捕获终端比例为5.5%时,该方案对应的通信链路失效概率较t-UKP和SPECC方案最大降低63%和68%。

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    • >微电子、微系统与物理电子学
    • 2~6 GHz紧凑型、高效率GaN MMIC功率放大器

      2023, 21(8):1054-1058. DOI: 10.11805/TKYDA2023014

      摘要 (94) HTML (14) PDF 3.79 M (578) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于0.25 μm SiC衬底的GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,根据有源器件的Gmax和输出功率密度,选择末级功率器件尺寸并确定其最优阻抗;采用三级放大器,其栅宽比为1:4:16,实现高功率增益和高效率;利用等Q匹配技术,把偏置电路融入匹配电路中,实现简单、低损耗和宽带阻抗变换;借助电磁场寄生参数提取技术实现紧凑型芯片版图,尺寸为2.8 mm×2.0 mm。测试结果表明,偏置条件漏极电压UD=28 V、UG=-2.2 V,在2~6 GHz频率范围内,功率放大器增益大于24 dB,饱和输出功率大于43 dBm,功率附加效率大于45%,可广泛应用于电子对抗和电子围栏等领域。

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    • 一种基于 PI 控制的数字低压差稳压器高速可调节模型

      2023, 21(8):1059-1064. DOI: 10.11805/TKYDA2021159

      摘要 (73) HTML (8) PDF 2.50 M (513) 评论 (0) 收藏

      摘要:数字低压差线性稳压器由于可以在低电源电压下工作而被广泛使用。在数字低压差线性稳压器中,其利用模数转换器和积分器进行稳压操作。但是当负载出现瞬态电压变化,其稳定时间将会很长。在PI控制系统中,积分系数大的电路建立时间很短,会产生过冲,然后输出才会稳定。积分系数小的模型输出可以直接稳定,但是建立时间太长。提出了一种高速可调节电路模型,目的是利用电压传感器和时间数字转换器(TDC),并在电路中加入2种不同积分系数的积分器。首先利用电压传感器和时间数字转换技术(TDCT)实现模数转换以得到数字信号。随后判断数字信号与基准电压,在误差很大时,控制电路选择大积分系数,输出到PI控制;误差小时,控制电路选择小的积分系数,这样可以使电路结合不同积分系数电路的优点,从而达到同时缩短电路建立时间和稳定时间的目的。

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