对无氧铜、铁镍钴合金和镀金铁镍钴合金制作的 WR2.8太赫兹波导进行了传输损耗的研究。通过对比实验测得的传输损耗值, 计算出 340 GHz频段, 无氧铜电导率为 1.6×107 S/m, 铁镍钴合金电导率为 1.0×106 S/m, 相对磁导率为 2.1, 损耗参数的设置对正向设计具有指导作用。实验中, 通过镀金工艺降低了铁镍钴合金波导的传输损耗, 进而明确波导内壁镀金工艺可以有效降低传输损耗, 对降低太赫兹标准窗的传输损耗有着实际意义。

由于高频和宽频带的特性, W波段毫米波可支持高速率、远距离无线传输, 在未来无线通信中是一项很有前景的技术。为研究 W波段毫米波的无线传输特性, 建立了 W波段无线信道模型, 进行链路分析, 并基于光生毫米波技术进行了实验研究。结果显示, 可以成功搭建 1.485 Gb/s, 90 GHz的W波段实时通信系统, 并成功实现了高清无压缩视频无线传输 265 m。迄今为止, 这是高清视频信号在 W波段实时无线传输的最远距离。

主动式毫米波成像为人体安检提供了一种安全、有效的技术手段, 对进一步提高成像分辨力和成像质量, 发展宽带高频的毫米波成像系统具有重要意义。为此建立了一个宽带高频的主动式亚毫米波全息成像系统, 其发射天线的工作频率在 280 GHz~320 GHz范围, 使用外差混频技术直接测量得到全息数据, 对其进行重建后得到目标反射率图像。同时测试了系统的工作性能, 得到了距离向和方位向分辨力以及系统的信噪比和噪声等效反射率差, 距离向分辨力小于4 mm, 方位向分辨力为 2.5 mm×2.5 mm, 均接近分辨力的理论值。此外利用该系统的宽带特性研究了带宽对毫米波全息成像的影响, 宽带成像除提高距离向分辨力外还有效地抑制了散斑效应。

与红外辐射、X射线、核磁共振、超声波等传统医疗诊断技术相比, 太赫兹技术具有能量低、空间分辨力高和带宽宽等独特分析能力, 成为人体成像或人体组织癌症诊断技术的补充技术。分别对肝脏和肺的正常组织与肿瘤组织做了太赫兹光谱检测与太赫兹成像研究, 通过肝脏的光谱检测与成像实验总结出相关经验, 使得肺癌组织太赫兹成像得到了明显的效果, 并且发现肺癌肿瘤组织在1.0 THz~1.75 THz频率范围内的太赫兹成像能够明显区分出正常组织与肿瘤组织, 且频率越高, 成像分辨力越高。

灵敏度是衡量星载微波辐射计性能好坏的重要指标, 直接影响着成像质量。为验证星载辐射计是否满足观测需求, 利用两点定标方法测试了接收及定标系统灵敏度, 分析影响接收及定标系统灵敏度的主要因素和灵敏度测试精确度。结果表明接收定标系统在 D波段F频点灵敏度优于0.86 K, 测试精确度优于 0.1 K, 可通过优化准光学馈电网络设计, 减小通道插入损耗, 进一步提高接收及系统灵敏度。

油气水界面问题一直受到该领域研究人员的普遍关注和重视。在本文中, 采用太赫兹光谱技术研究了厚度分别为 1 mm和 0.5 mm的样品池中油气水的光谱性质并讨论了界面处的频域谱特性。结果表明, 在煤油和水构成的界面处不产生双峰响应, 但是单峰的延迟时间随着位置的移动发生规律性的变化; 在煤油和空气构成的界面处时域谱出现双峰响应, 频谱产生振荡现象, 且当太赫兹测试点中心接触油气界面时振荡现象最显著, 而后逐渐消失。样品池厚度较小时, 频谱振荡现象有所减弱。结果表明太赫兹技术可作为一项安全的测试手段, 用于石油输运过程中油气界面的表征。

本文通过 K. Artmann的稳定位相理论对古斯汉欣(Goos-H.nchen, GH)位移进行了定性解释和定量分析; 总结了国内外相关研究工作, 介绍了 GH位移在金属界面、介质光栅结构、多层金属包络结构、光子晶体材料、手性材料等界面理论研究和实验测量结果; 综述了 GH位移在不同波段特别是太赫兹波段的研究成果; GH位移的测量方法有直接测量和干涉测量 2种, 本文对此做了总结和解释; 最后, 以温度传感和浓度传感方面的研究结果为例介绍了 GH位移的应用。

阐述了量子和经典编码之间的关系, 基于稳定子码的概念提供了一个高效的多项式来描述稳定子码, 通过给定的生成元计算出其标准型。将传统的量子分组码的编码方法扩展到量子卷积码领域, 根据量子电路的优化准则转换成具有高度结构化、电路易于实现的珍珠项链结构, 避免了灾难性错误的传播, 简化了量子编码最小存储的计算。

由于认知无线电网络(CRN)的特点, 合作频谱感知容易遭受各种不同的安全威胁。针对CRN合作频谱感知中的感知数据错误化(SSDF)攻击, 利用博弈论分析了 SSDF攻击者和数据融合中心在不同条件下的行为与收益, 并研究了双方基于博弈论的最佳策略。数据融合中心采用本文所述的策略可以有效对抗 SSDF攻击, 且 SSDF攻击者无法通过自身策略的调整获得更大的收益。

现有分布式迭代干扰对齐算法没有考虑基站与用户终端处理能力的差异, 使得基站和用户端都具有较高的计算复杂度和系统开销。针对下行链路和上行链路分别提出一种基于容量最大化准则的非迭代干扰对齐优化算法。所提算法在基站端使用基于容量最大化准则的优化方法求解发送预编码矩阵或接收抑制矩阵, 在用户端使用迫零准则生成接收抑制矩阵或随机生成发送预编码矩阵。分析和仿真结果表明, 所提的 2种算法基站端的计算复杂度和系统开销与现有算法相当, 但用户端的计算复杂度和系统开销大大降低, 并且可以获得与最大信干噪比(Max-SINR)算法相当的系统性能。

针对弱信号条件下的CDMA2000 1x EVDO 手机上行信号, 提出一种基于短时相关快速傅里叶变换(FFT)运算和差分相干相结合的联合捕获算法。首先采用短时相关和FFT 运算精确估计出信号的多普勒频偏值；在此基础上利用差分相干提升信号的相关峰。通过设置自适应判决门限和相干长度获得较好的捕获概率；同时对所提算法和相干累积算法的捕获灵敏度和计算复杂度进行了对比。最后，结合实测数据验证了算法有效性，实验表明本文算法在保证低于相干累积算法复杂度的情况下，提高捕获灵敏度约1.5 dB。

物理下行共享信道(PDSCH)是长期演进(LTE)下行系统中主要承载用户数据的物理通道, 在资源映射过程中, 需避让其他信道或信号, 逻辑复杂, 加大了实现难度。本文在分析 PDSCH资源映射原理的基础上, 将其映射过程根据避让情形分为 5类, 并提出了符号级、资源块组(RBG)级等 2级跳转条件和符号级、 RBG级、资源粒子(RE)级等 3种跳转处理方式, 通过对位图进行参数提取, 设计出一种支持下行所有带宽配置的映射方案。该方案资源开销小, 可扩展性强, 已应用到 LTE基站项目的开发中。

为了对比分析线性约束最小方差(LCMV)准则下的功率倒置(PI)算法和最小方差无失真响应(MVDR)算法的综合抗干扰性能, 建立天线阵列接收信号模型。理论分析了 LCMV准则以及 PI和 MVDR算法原理和特点。从对扩频信号捕获和信号载波相位的影响 2个方面对比分析了 2种抗干扰算法的性能, 并利用 Matlab对分析结果进行验证及进一步分析, 得出 MVDR算法抗干扰性能优于 PI算法, 对卫星导航领域的抗干扰的工程实践有一定的指导和借鉴意义。

针对柱面共形阵列的波达方向(DOA)估计问题, 从信号子空间的角度分析了在阵元遮挡下应用多重信号分类(MUSIC)算法的性能缺陷。在此基础上提出通过偏置常数的方法克服经典 MUSIC算法的阵元遮挡问题。进一步提出一种基于数据自适应子阵分割的快速 DOA估计算法, 该方法先利用稀疏采样的偏置 MUSIC算法进行 DOA预估, 依此确定所需要的子阵及二维搜索区域, 确定 MUSIC算法的搜索范围, 进而得到高精确度的 DOA估计。利用子阵分割的方法进行 DOA估计, 避免了经典MUSIC算法因阵元遮挡导致运算量大、精确度低等问题。仿真结果表明, 该方法能大幅度降低运算复杂度, 同时提高 DOA估计精确度。

实验测量了神光 -III原型装置上脉冲强激光与金属靶相互作用产生的电脉冲辐射, 电脉冲峰值梯度为 3 kV/m, 频谱范围大约在 50 MHz～2 GHz, 在 160 MHz等处有明显的特征峰, 信号持续时间大约 60 ns。本文研究表明电偶极辐射是打靶过程产生电磁脉冲信号的来源之一, 由理论模型计算得到频率为 160 MHz的特征峰, 并计算出探测点电场脉冲峰值梯度约为 2 kV/m, 辐射总功率约 105 W, 能量转换率约 10-6, 辐射功率近似正比于激光能量的 4/3次方, 可见激光能量越大, 功率密度越高, 电脉冲的辐射强度越大。大型激光装置上的激光与靶作用产生的电磁脉冲测量, 对大型激光装置产生的电磁辐射的防护有重要指导作用, 在等离子体诊断等领域也有潜在应用价值。

利用核外算法, 将计算机硬盘动态的纳入矩量法求解过程打破内存的限制, 同时采用并行计算技术加速矩量法的求解过程。通过某飞机的双站雷达散射截面(RCS)计算, 验证了核外算法的正确性。最后, 将并行核外高阶矩量法用于机载伞形印刷振子天线阵列辐射特性分析, 结果表明, 该方法可充分利用计算机的硬盘, 扩大矩量法可求解问题的规模。

主要研究微带交叉耦合滤波器的简化设计。通过约束传输零点之间的关系, 简化了带通滤波器交差耦合的拓扑结构, 同时又较好保持了带通滤波器带外的抑制能力。在利用微带结构实现时, 采用了谐振器顺序耦合的结构, 降低了滤波器微调的难度。同时在第一和第四谐振器间增加一段传输线以引入交叉耦合, 通过调整引入传输线的位置等可调整相应传输零点的位置, 增加了滤波器设计的灵活性。仿真结果验证了相关方法的有效性。

研究了一种具有良好工作性能的微带-喇叭组合右旋圆极化天线, 首先设计了一种双层宽带圆极化微带天线结构, 同时满足电压驻波比(VSWR)≤2, 轴比(AR)≤4 dB的频带宽度(Bw)≥ 24%, 主极化增益大于 9 dBi; 通过引入角锥喇叭结构, 在工作频带内将天线增益提高到 12 dBi以上, 同时不影响原天线的其他性能。为更好了解微带-喇叭组合右旋圆极化天线的性能, 并快速而准确地设计该天线结构, 对天线主要几何参数进行了适当分析和研究。

介绍了系统抗电磁脉冲性能评估的主要任务以及系统抗电磁脉冲加固性能的统计性描述方法, 根据评估水平(或目标)的不同, 将电磁脉冲试验分为 4种类型, 在此基础上分析了电磁加固设计余量评估中的随机误差来源, 分析了总误差标准偏差的评定方法, 介绍了一种设计余量下限估计及其对应可靠度与置信度的评定方法, 分析了该方法应用的前提条件, 并以某屏蔽舱内电子设备的加固设计余量评估计算为例, 说明了算法的使用过程及注意事项。

通过理论推导、定量分析和实验设计的研究方法分析了非 2整数次幂点数 N的混合基快速傅里叶变换(FFT)算法运算量大小与 N分解因子的不同组合方式以及组合次序的关系。实验结果表明, 在一定条件下, 对于相同 FFT点数 N的混合基 FFT的不同分解因子组合, 其算法运算量与所有分解因子总和 K的大小有关, 但与因子的组合次序无关。最后提出了建立混合基 FFT最小运算量的分解因子匹配库作为使用混合基 FFT时的分解因子组合选择参考表的设想。为相关研究和实际应用的工程人员提供一定参考。

针对激光扫描仪接收系统对信号窄脉宽、高重频、大带宽的设计要求, 提出 2种保持时间可调的峰值保持电路的设计方法。一种利用跨导型放大电路实现峰值保持, 单稳态触发器实现保持时间控制; 一种利用 FastFET运算放大器和与门延时实现保持时间可控的峰值保持电路。通过软件仿真对 2种设计方法进行对比分析, 选择更适合激光扫描仪接收系统的跨导型峰值保持电路。经实验验证, 该电路可对 15 ns脉宽、 200 kHz重频和 50 MHz带宽的信号有效保持, 且保持时间可调。

使用受限玻尔兹曼机和反向传播(BP)神经网络相结合的方法, 充分利用受限玻尔兹曼机自动提取数据的内在特征的能力, 以及 BP神经网络的学习能力, 对已建立的装备保障评价体系进行评估。利用 Matlab对方法的有效性进行验证, 通过公共数据集进行仿真。结果表明, 用该方法获得的评估值精确度较高, 具有良好的识别率。

针对数据发生器延时功能的研究, 可增加一种时间间隔标准源选择方案。分析其工作原理, 提出数据发生器数据输出时间与存储位数、时基周期之间关系的计算公式, 找到一种利用数据发生器产生精密延时脉冲的方法, 并通过了实验验证。该方法利用现有的数据发生器实现了精密延时器的精密延时功能, 扩展了数据发生器的使用范围。

介绍了无线多媒体传感网络(WMSN)路由的设计原则与策略, 描述了路径最优的基本原理, 最后从最优路径的选择、信息转发策略、节点能量消耗 3个方面考虑, 设计出路径最优路由算法。该算法与蚁群算法进行比较, 实验结果表明, 该算法在节点能量消耗、信息传送速度上都优于蚁群算法, 尤其传速率提高了 30%左右。

介绍了一种 12 bit 60 MS/s流水线模数转换器(ADC), 该转换器使用采样保持电路, 将连续变化的模拟信号通过一定时间间隔的采样, 以实现信号的准确量化, 利用增益自举运放提高信号建立的线性度; 采用每级 1.5 bit精确度的流水线结构实现冗余编码, 降低比较器失调电压对精确度的影响, 同时提出一种新型的消除静态功耗的预放大比较器结构。该流水线 ADC芯片采用华力 55 nm 互补金属氧化物(CMOS)工艺进行电路和版图设计。对后仿真结果进行快速傅里叶变换(FFT)分析得到: 动态参数无杂散动态范围(SFDR)为 86.18 dB, 信噪比(SNR)为 72.91 dB, 信纳比(SNDR)为 72.8 dB, 有效位数(ENOB)为 11.72 bit。

介绍互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路的发展历程及纳米级 CMOS集成电路的关键技术, 在此基础上研究了纳米级 CMOS集成电路的辐射效应及辐射加固现状。研究结果表明, 纳米级 FDSOICMOS集成电路无需特殊的加固措施, 却比相同技术代的体硅 CMOS集成电路有好得多的辐射加固能力, 特别适用于空间应用环境。

针对高压换流器类器件的电特性参数, 设计了一种适合辐射效应在线测试的自动测试系统, 适用于剂量率、总剂量与中子注量辐照试验中的参数测试。本文简述了系统测试功能和软硬件组成, 并利用高压换流器 SWM012RH完成了辐照试验测试验证。测试结果表明, 检测系统能够完成主要参数的测试, 高压测试精确度满足 1%的要求, 为开展高压换流器相关类型器件的辐照试验验证和抗辐射性能评估能力奠定了基础。

通过研究铁电存储器、磁性随机存储器、相变存储器和阻变存储器 4种新型非易失性存储器的抗辐射能力, 总结了每种非易失性存储器的总剂量效应和单粒子效应。针对总剂量效应和单粒子效应进行了对比与分析, 得到了目前的新型非易失性存储器的抗辐射能力仍然取决于存储单元以外的互补金属氧化物半导体(CMOS)外围电路的抗辐射能力。该结论为抗辐射非易失性存储器的研究提供了参考。

在航天和核物理技术中对抗辐射高压功率电路的需求也越来越强烈。介绍了一种抗辐射高压金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)驱动器的设计, 该电路基于 0.5 μm双极-互补金属氧化物半导体 -双重扩散金属氧化物半导体(BCD)工艺研制, 采用特殊的线路结构, 并通过版图设计对闩锁效应、场区和电参数进行抗辐射加固, 抗总剂量辐射效应可达到 300 krad(Si)。同时, 该电路工作电压可达 40 V, 兼容逻辑门电路(TTL)/互补金属氧化物半导体(CMOS)输入, 输出峰值电流 1.5 A, 可广泛用于航天、核物理实验装备等功率驱动部位。

单粒子瞬态脉冲宽度是评价电子系统软错误率的重要参数之一。针对0.13 μm、部分耗尽型绝缘体上硅(PDSOI)工艺下的反相器链，解析地计算了反相器中产生的单粒子瞬态脉冲宽度，仿真了产生的单粒子瞬态脉冲在反相器链中传播时的临界脉冲宽度和传输率随级数变化情况。仿真结果表明，单粒子瞬态脉冲宽度的大小在几十皮秒到几百皮秒之间，反相器链的级数对临界脉冲宽度和传输率影响较大。最后仿真得到在输入单粒子瞬态脉冲宽度较小时，建立保持时间与输入脉冲宽度有关。该结果有利于电气掩蔽建模和锁存掩蔽建模准确性的提高。

为满足有界波模拟装置指标需求, 研制了一台高功率窄脉冲源。利用 Marx发生器并联充电、串联放电的原理, 该脉冲源可实现百千伏的脉冲高压输出, 其最终输出电压幅值 100 kV, 上升时间1.8 ns, 脉冲半宽 40 ns, 满足模拟装置指标要求。该脉冲源结构紧凑, 直径 18 cm, 长度 97 cm, 可用于在室内开展高空核电磁脉冲对待考核系统所产生的破坏效应和加固技术研究工作。

在倒装芯片的单粒子效应防护设计验证中, 重离子在到达器件敏感区前要经过几百微米的衬底材料, 需要计算器件敏感区中离子的线性能量传输(LET)值。采用兰州重离子加速器加速的 55 MeV/μ58Ni离子对基于倒装的 Xilinx公司550万门现场可编程门阵列(FPGA)实现的典型系统的单粒子效应防护设计进行了试验验证, 采用 SRIM、FLUKA和 GEANT等不同方法对试验中的 LET值进行了分析, 同时将 SRIM分析的典型结果与基于磁偏转飞行时间法的试验数据进行了比较, 发现与现有的重离子分析结果有一定差异。因此在防护验证中采用离子 LET作为主要参数的情况下, 应对重离子(尤其是高能段 )的 LET的计算方法进行约定, 以规范试验过程, 增强数据的可比性。

预放系统 20 kJ能源是为激光预放大器棒状氙灯提供泵浦脉冲的能源系统, 是神光 -Ⅲ主机高功率固体激光装置的重要组成部分。预放 20 kJ系统能源触发放电的稳定性严重制约预放系统的调试效率和正式的激光打靶效率。针对预放能源系统在与 A1/A2/A3光束组预放系统棒状放大器联合调试过程中发现存在提前放电、放电不同步和不放电等问题, 开展了预放 20 kJ能源系统触发放电的稳定性研究, 提出了相应的解决措施并通过试验验证, 将 20 kJ能源系统触发放电的稳定性大幅提高。