太赫兹波调制器是太赫兹通信的一个重要器件。利用介质折射率影响频率选择平面的透射峰，可以实现对太赫兹波强度透过率的调制。利用有限元法对该结构的调制性能进行模拟分析，在3.12 THz 附近50 V 电压下，实现了50%的强度调制。并进一步分析了该调制结构的调制机理。

为进一步发挥CO₂ 激光差频产生太赫兹(THz)辐射的潜力，通过计算GaAs, ZnGeP2 和GaSe 晶体差频的相位匹配参数，结合晶体光学参数和损伤阈值比较3 种晶体的差频性能和各自优势，分析相位失配和晶体吸收对差频转换效率的影响，得到3 种晶体差频产生THz 辐射各自的调谐范围、差频效率和实验操作等特征，表明选择低吸收系数晶体的重要性。

为追求光泵气体THz 激光器更高的输出功率和更好的光束质量，设计制作了金属网栅输出耦合镜，金属网栅输出耦合镜相比传统的小孔输出镜具有很多优势。详细描述了金属网栅输出耦合镜的结构，研究了金属网栅的理论模型。选择g /2a =76 μm/20 μm 和g /2a =76 μm/10 μm 这2组参数制作了金属网栅输出耦合镜，利用远红外傅里叶光谱仪对其THz 波段的透过率进行测试，根据计算仿真得到结论：随着金属网栅线宽2a 的增大，金属网栅的THz 辐射透过率增大。

介绍了一种D 波段连续波行波管放大器。该行波管采用了高压缩比皮尔斯会聚电子枪、折叠波导慢波结构(FWSWS)、蓝宝石输能盒形窗、周期永磁聚焦系统、集中衰减器以及一级降压收集极，经过装配、焊接、排气、磁场调试等过程，得到了D 波段连续波放大器样管，并进行了流通率的调试和信号放大的测试。实验测试结果为：电子电压15.4 kV，电子流通率97%时，连续波输出功率7.3 W，中心频率140.2 GHz，增益24.6 dB，3 dB 带宽3 GHz。该放大器连续运行稳定，满足工程化要求。

抛物方程是一种模拟电波传播特性的高效模型，但目前抛物方程模型在模拟电波传播时，主要考虑大气的折射效应而忽略了其吸收作用，然而太赫兹波的大气衰减较为严重。通过引入大气分子吸收的复折射率，实现了应用抛物方程模型计算太赫兹波的大气衰减。该模型考虑了大气压强、温度和水汽密度等气象参数随高度变化对大气衰减的影响，且能够针对不同地区和季节的气象条件对大气衰减进行计算，与真实环境更加符合。最后利用该模型仿真分析了0.14 THz波的传播特性，给出了传播损耗随距离和高度的变化，并与忽略大气衰减的结果进行了对比，结果表明抛物方程模型能同时体现太赫兹的大气吸收效应和多径传播效应。

依据冰云参数的多极化多散射大气亚毫米波辐射传输模型，分析了100 GHz~1 000 GHz频段内大气卷云吸收的特性，通过通道频率和带宽的不同设置，确定亚毫米波冰云成像探测仪包含15 个通道，频率覆盖范围为118 GHz~900 GHz，建立其与遥感器通道灵敏度、定标精确度、不同地理位置和海拔高度上对流层卷云中冰水总量、冰晶粒子尺寸、形状、方向性等反演参数的约束模型，为设计和研制用于测量冰云参数的星载亚毫米波成像仪提供理论分析和仿真验证。

为了有效模拟和分析雷达目标回波特点，提出了一种数字仿真方法来建模和设计雷达目标回波。通过对高分辨单脉冲雷达的原理分析，设计雷达目标回波仿真系统框架，将系统分解成多个模块，针对每个模块建立相应的数字模型，并利用计算机软件实现，仿真表明该方法能有效建立雷达目标三通道一维距离像回波，并对后续单脉冲跟踪数据处理的研究具有指导意义。

机载无源定位是电子侦察中的一项重要任务。针对实际工程特点，提出了一种鲁棒的基于相位差测量的机载单站无源定位算法。通过测量目标信号的方位角和相位差，利用卡尔曼滤波模型计算相位差变化率并对目标进行测距定位，最后将多次的定位结果进行交互多模滤波融合，实现对目标的高精确度定位。给出了计算相位差变化率的滤波模型、目标定位算法，以及交互多模滤波的融合定位过程。仿真实验中采用STK 仿真软件生成机载平台的位置数据和目标信号入射方位角及相位差数据，分析了目标定位的效果及性能。最后给出了一些工程实践性的建议，具有一定的工程参考意义。

多观测系统融合定位可以提高对目标位置的估计精确度，但如何提高信息融合效率目前没有得到较好的解决。针对此问题，提出一种基于多种群协同进化的分布式并行遗传算法。该算法将子观测系统转变为多个独立并行进化的子种群，通过设定离散适应度函数，使子种群收敛于一个最优值区域，通过个体的迁移操作为目标种群提供更多的测量信息进行融合，有效提高融合估计精确度。仿真结果表明，对比于集中式融合遗传算法和分布式并行Chan 融合算法，本文所提算法信息融合效果较好，定位精确度更高。

针对复杂环境下的米波雷达低仰角测高问题，建立多径信号服从高斯分布源的阵列信号模型，提出一种广义约束多重信号分类(MUSIC)算法。该算法将多径信号作为约束，通过限制信号子空间包含多径导向矢量，来提高直达波的估计精确度。算法性能不受信号相干和地面反射系数的影响。与传统的测高算法相比，该方法在复杂反射地形下能有效进行目标高度估计。计算机仿真结果验证了该算法的可行性。

针对认知网络中的频谱接入问题，基于多类用户不同带宽需求提出了一种新的频谱接入策略，即基于用户带宽的动态信道接入策略(BRDSA)。首次提出考虑拥有不同带宽需求的主用户和次用户利用频谱聚合技术进行频谱接入，而频谱聚合技术能够提高次用户对离散频谱的利用率。根据相关网络模型，利用排队理论和马尔科夫模型对整个系统状态进行了分析。仿真结果表明这种动态频谱接入策略极大地提高了频谱利用率。

主要研究在第3 代合作伙伴计划的长期演进(3GPP-LTE)下行链路低信噪比情况下，当手机终端晶振和基站之间存在较大的载波频率偏差(CFO)时，如何实现手机终端和基站的初始主同步，并提出了一种整数频偏(IFO)补偿后检测主同步信道(P-SCH)序列的具有鲁棒性的初始主同步算法。仿真结果表明提出的算法在低信噪比场景下能够达到较高的P-SCH 序列检测正确率和较低的载波频偏估计均方误差(MSE)。

为了准确、快速地查找航天发射场电力传输线故障的位置，在电力传输线上安装传感器用于故障定位。由于这些传感器呈线性分布，所以采用传统的DV-Hop 算法进行传感器节点定位时，会导致定位失效。为此，提出一种改进的DV-Hop 定位算法，该算法将电力传输线上的传感器等间距分布，计算最小跳步获得未知节点到信标节点的物理距离，采用双曲线定位算法求解出未知节点的坐标位置。最后，通过应用仿真，结果表明：改进的DV-HOP 算法比传统的其他传感器定位算法的定位精确度高，且性能更加稳定，能够实现发射场电力传输线故障的快速、准确定位。

为实现对传输线开关振荡器或振荡天线进行快速充电，以提高其耐压能力和产生高频振荡信号的能量效率，本文研制了一种基于Tesla 变压器的电容储能型脉冲驱动源。本文首先介绍该驱动源的工作原理和运行过程，接着利用等效电路方法分析了关键电路参数对负载充电过程的影响，然后介绍该驱动源的具体工程设计，最后介绍该驱动源初步测试结果以及将其应用于变压器油在10 ns 量级脉冲下击穿特性研究的实验情况。实验表明，输出火花开关在中储电容器充电电压为-191 kV 导通时，通过电感对等效电容为15 pF 的传输线充电电压峰值为-224 kV，电压上升时间约10 ns。研究结果表明本文研究的驱动源能够满足对传输线开关振荡器等电容负载进行快速充电至数百kV 高压的应用需求。

TE₀₁ 弯头在高功率微波系统装配中有着重要作用。随着高功率微波朝着高功率、大带宽方向发展，对TE₀₁ 弯头提出了高功率容量、更大工作带宽的需求。传统设计方法往往存在带宽较窄，功率容量受限的问题。TE₀₁ 弯头设计难点在于存在TM₁₁ 简并模。本文在椭圆波导解简并的基础上，提出了TE₀₁ 弯头切比雪夫设计方法。采用耦合波理论分析完成了弯头设计过程。仿真设计了Ka 频段椭圆弯头结构，长半轴为7 mm，短半轴为5.25 mm。计算机仿真结果表明：模式保留效率95%以上的频率范围从32 GHz 到45.1 GHz，验证了设计方法的有效性。

主要研究X 频段下变频场效应管(FET)混频器的设计与仿真，利用谐波平衡法和变换矩阵法对FET 漏极混频器的工作原理进行分析，根据设计要求选取合适的FET 管，运用先进设计系统( A D S ) 软件对电路进行设计、仿真优化和加工测试。测试结果表明， 在射频频率为12.3 GHz~13.2 GHz，中频频率为1.6 GHz~2.5 GHz 时，变频损耗小于5 dB。

设计了一种工作于P,L 波段多波束天线阵，形成的9 个波束在方位面实现90°空域范围覆盖。多波束通过模拟延迟线构成的移相网络实现，同时运用小型化技术将移相网络集成到功分网络中。通过印制电路板工艺实现各馈线所需的相移值。阵列单元采用印刷对数周期天线形式，同时在阵列安装座底板上粘贴吸波材料，进而显著缩减了阵列在X,Ku 波段的雷达散射截面(RCS)。理论仿真分析及实验测量结果证明，该天线阵不仅具有宽频带、波束方向图特性良好，而且方位面180°范围内平均RCS 小于16 m²，满足系统设计要求。

卫星深层介质充放电是造成卫星异常的主要空间环境效应之一。本文基于地球同步轨道(GEO)为目标防护设计轨道，以NASA4002A上提出的GEO轨道最恶劣电子能谱作为环境输入参数，采用Geant4-RIC方法计算了不同屏蔽层厚度下，双面覆铜接地的厚度为2.0 mm的电路板介质的深层介质充电电场。计算结果表明，随着屏蔽层厚度的增加，介质内最大充电电场呈指数降低，当屏蔽层厚度大于1.4 mm等效Al时，充电电场小于106 V/m，没有深层介质放电风险。

提出了一种适用于工业、科学、医学(ISM)频段的六边形缝隙天线的设计方法，采用基于全波分析矩量法的电磁场仿真软件进行分析，结果表明，与传统的正方形缝隙天线相比，天线的阻抗带宽由30%增加到了48.5%(|S₁₁|<-10 dB)。进行了天线S 参数测量，对天线通带起始频率5.24 GHz、谐振频率5.8 GHz和截止频率8.59 GHz三处频点的方向图进行了测量，测量结果和仿真结果一致，为拓展微带贴片天线带宽提供了一种新颖的方法。

气动参数辨识是检验飞行器的真实气动特性与设计值的匹配性的重要方法。研究分析基于理论计算的方法和基于增广的扩展卡尔曼滤波算法，通过实测数据，对比2 种辨识方法的估计结果，得到了扩展卡尔曼滤波法可以有效降低实测数据中的噪声影响，获取更加精确的估计结果的结论。同时结果证明实际辨识结果与设计值之间还存在一定误差，为后续修改设计气动参数值提供了依据。

传统高功率微波(HPM)效应评估主要是从概率统计的角度，以作用概率曲线或失效概率曲线来描述电子学目标的HPM效应，但这种方法并不适用于威胁等级评估。本文在分析HPM效应评估优点和不足的基础上，提出了模糊决策的概念，并优选模糊多目标决策(FMADM)方法，结合层次分析法(AHP)的递阶层次构造思想提出了一种可行思路，并通过具体算例证明了方法的可行性，总结了可能遇到的问题。

毫米波线性调频系统普遍采用“差频–快速傅里叶变换(FFT)”进行信号处理，但是当目标与雷达之间存在相对运动时，差频信号包含了目标的距离和速度信息。利用传统的FFT 变换进行速度距离解耦合操作，效果并不理想。针对此问题，介绍了分数阶FFT 和基于这一变换的调频信号检测原理，提出一种改进的分数阶傅里叶域局部频谱细化方法。仿真结果表明，该频谱细化算法在相同的FFT 变换点数下，能够获得更高的频谱分辨率，而频谱分辨率相同时，该算法的计算量更少。

针对方向调制物理层安全技术提出了一种分布式加权窃密方法。分析了分布式窃密的可能性，指出窃听者可以实现窃密的本质原因是能够利用多个窃听信道对合法信道进行拟合，消除信号星座点畸变和干扰。然后针对具有恒模特性的相移键控(PSK)信号，设计了分布式接收模型和基于修正恒模的加权窃密方法。最后仿真了分布式窃密方法的性能，从理论上指出方向调制信号在一定条件下仍然是不安全的。

设计并实现了基于无线传感器网络技术的模块化和低功耗的麦冬多元环境数据监测与自动灌溉系统，提出了传感器节点功能与电源相互独立的模块化节点硬件方案，构建了多维度的麦冬田间环境数据监测无线传感器网络以及针对麦冬的灌溉决策模型。系统将采集的麦冬农田环境数据(土壤湿度、地表温度等)结合气象台的温度、湿度以及降雨量等气象数据作为灌溉模型的输入量，进行灌溉决策分析，实现了对麦冬生长环境参数的精确监测和自动灌溉控制。通过在麦冬大田的实际测试结果表明，系统各项功能运行稳定可靠，适用于大中型中药材种植的田间环境连续监测与灌溉控制。

针对粒子群优化(PSO)算法随着维数增加而导致的收敛速度慢，容易陷入局部最优的问题，提出了一种合作式粒子群(CPSO)算法。通过多粒子群不同的组态向量合作，显著改善了标准算法的早熟问题。利用标准测试函数对CPSO算法、协同进化遗传算法(CCGA)、遗传算法(GA)、PSO算法进行比较测试，结果表明，CPSO算法在多个基准优化问题方面显示了较佳性能。

提出了一种人脸姿态估计的新方法。根据三维扫描预先生成一个通用的模型，基于三维形态模型采用粒子群优化算法对人脸姿态进行初步估计，由特征点检测确定姿态大致范围，再在初步估计的结果上进行修正迭代，从而对人脸姿态进行精确估计。实验表明，该方法在简化数学运算的基础上，具有较好的估计效果，平衡了计算复杂度与结果精确度。

为得到更清晰的复原图像，提出了一种基于暗原色先验理论图像去雾的改进算法。先将原始雾天RGB图像转化到YUV色彩空间，在Y(Luminance)通道中，对像素点进行区域划分，只使用属于同一区域的像素点来计算该方块的暗原色，同时在Y通道计算大气光值；最后，通过修正复原图像的计算公式，来校正亮区域色彩失真。与基于引导滤波及RGB色彩空间的暗原色去雾算法相比，本文算法具有更好的去雾效果。

针对Radon-Fourier变换(RFT)在进行高速微弱目标检测过程中运算量大和实时处理问题，提出频域切变RFT(FSRFT)算法，其在不失积累增益和检测性能的情况下，简化处理过程并降低运算量，且所提方法适合于雷达跟踪过程中的滑窗处理和并行运算。仿真实验结果表明，理想情况下，FSRFT方法的相参积累检测性能接近理论值，并行处理运算量较现有快速方法降低一个数量级。

为研制高频响、可记录数字伺服控制系统，以倍福的微型工控机和AD,DA 模块为主要硬件，以TwinCAT 为实时操作系统，以倍福的可编程控制器(PLC)为数字伺服控制编程语言，基于C#开发数字伺服控制系统界面。所设计的双路伺服控制系统具有良好的实时性、稳定性，数据更新周期为50 μs，输入输出延迟为150 μs，可不丢点记录各通道数据。内含扫频信号源，波形包括方波、三角波、正弦波，也可以用来测试系统频响。基于TwinCAT 开发的数字伺服控制系统频响高，工作稳定，可用于各类液压伺服控制系统，也可用于系统特性测试。

设计了一种新型X射线发生器电源，应用高频开关电源技术、高压倍压整流技术与单片机控制技术，成功研制出一台额定电压160 kV，管电流0.4 mA~1.2 mA的用于安检设备的X射线发生器。介绍了X射线发生器的应用场合、工作原理、主要设计思想及国内外研究现状；详细介绍了设计的X射线发生器电源的功能构成，阐述了高压与灯丝高频逆变电路、高压倍压整流电路以及控制系统的拓扑结构、设计过程和仿真结果；最后给出了试验结果以及与安检系统进行联试的扫描图像，测试结果表明，其技术指标达到安检设备用X射线发生器的要求。

设计了一种并联双晶体高速快脉冲源，用于激光物理实验中预脉冲的高速削波。该削波脉冲源采用升压工作模式，由光电转换模块、高压电源模块、开关器件及电路等部分组成。光电转换模块将光信号转变为开关通断信号，用于控制高压脉冲输出；集成的高压电源模块和开关器件简化了电路设计，增加了该电源的可靠性；设计合理的开关电路和元件参数，保证稳定输出符合要求的高压脉冲波形。该快脉冲源的输出脉冲幅度大于4 000 V，下降沿小于10 ns，时间抖动小于1 ns，已成功用于激光物理实验预脉冲的削波。

微波辐射谱分析仪是具有精细频谱分析能力的微波辐射计，是近年来被动微波遥感器的技术发展方向之一。本文提出的微波辐射数字谱分析系统基于快速傅里叶变换(FFT)算法，硬件平台基于Xilinx 公司7 系列下带有4 DPS 高速模拟子卡的Kintex7-FPGA 评估开发套件，实现一个输入带宽250 MHz，探测通道数16 384，频谱分辨力15 kHz，可实时观测的微波辐射数字谱分析系统。给出了系统的电路原理设计、关键模块的设计框图及软件流程图。最后将设计的Modelsim仿真结果和MATLAB 仿真结果作对比，验证了整个设计的正确性。