通过将三维石墨烯材料与聚二甲基硅氧烷薄膜相结合, 设计并研制了一种宽带可拉伸的太赫兹波吸收材料, 设计结构可以使三维石墨烯在聚二甲基硅氧烷层的保护下实现大幅度拉伸。实验结果表明, 该吸波材料在0.2~1.1 THz的测试范围内有最高90%的吸收率, 同时在20%的拉伸量下复合结构对太赫兹波吸收率基本保持不变, 并且在去掉外力时材料样品的结构和性能均可恢复至原始状态。可拉伸太赫兹吸波材料具有带宽大、吸收率高、加工简单以及可大面积制备等优点, 在太赫兹吸收器等领域中具有潜在的应用价值。

随着太赫兹通信技术的发展, 对于0.14 THz折叠波导行波管(FWTWT)的研究需求向着更高的功率和更宽的带宽发展。对双注行波管中的双路折叠波导慢波电路进行分析, 得到不同参数下的高频特性变化规律。并对双路折叠波导慢波电路的功率分配和功率合成效率进行分析计算, 得到功率合成效率96.3%。最后对双路慢波电路、功率分配/合成器和集中衰减器进行建模, 并对注波互作用进行计算。在高压15 kV和单注电子的发射电流为40 mA条件下, 得到0.14 THz频率下的合成输出功率为56 W, 增益为31.4 dB, 3 dB带宽为7 GHz。

为提高高功率传输系统的模式转换效率, 利用波纹喇叭的设计方法研究了TE11模至HE11模的转换器。设计了基于正弦－平行剖面以及tanh剖面的2种不同结构的模式转换器, 并利用商业软件进行仿真验证。仿真结果表明, 在94 GHz附近10 GHz的带宽范围内, 高斯度可以达到98.6%以上, 中心频点的高斯度达到99.2%以上。设计的2种结构中, 正弦—平行剖面具有输出束腰半径处于开口处的优点, 而tanh剖面具备尺寸小、相位中心固定的优点。

针对现有电流模式Kerwin-Huelsman-Newcomb(KHN)滤波器的不足, 借助KHN电路对应的信号流图, 设计了一种由一个多输出电流跟随跨导放大器(MO-CFTA)和一个多输出电流控制电流传输跨导放大器(MO-CCCCTA)及2个接地电容构成的电流模式KHN滤波器。它能同时实现低通(LP)、高通(HP)、带通(BP)、带阻(BR)和全通(AP)5种滤波功能, 其极点频率与品质因数能由偏置电流独立调整, 并具有无源与有源灵敏度低、使用元件少、输入阻抗低和输出阻抗高、适于集成等优点。采用PSPICE对电路进行了仿真, 所得结果验证了理论分析的正确性。

在Ku波段低磁场相对论返波管中, 由于阴极发射的角向不均匀性, 产生的微波除了TM01模, 还有主模TE11等其他微波模式。由于目前设计的圆波导耦合器只能测量TM01模式功率, 其他微波模式存在会导致在线微波波形异常, 给在线测量带来困难。本文设计了一种模式抑制器, 其结构由5个腔组成。通过数值模拟和实测结果得出: TM01模在频率14.8~15 GHz衰减小于0.1 dB, 而对其他模式, 如主模TE11模式微波能够全反射。模式抑制器置于相对论返波振荡器(RBWO)与圆波导耦合器之间, 实验观察在线输出微波与辐射场波形一致, 微波功率符合较好。

为了解决缩短里德-所罗门(RS)码的识别问题, 提出一种基于任意长度伽罗华域傅里叶变换(GFFT)的识别方法。把限定长度GFFT拓展到任意长度, 在阶数、本原多项式、码长三个维度上计算缩短RS码GFFT谱, 统计谱累积量; 再根据谱累积量的概率分布确定判决阈值, 并进行判决, 从而实现缩短RS码编码参数的识别。仿真结果表明, 当阶数不大于8, 误比特率不大于0.001时, 采用文中识别方法可实现不小于99%的正确识别率。

目标信号混入训练数据时, 自适应空域滤波的权值在距离维实时更新会造成信号自相消的现象。针对这一问题, 提出一种基于两级检测处理的全距离维更新计算权值的方法。第一级处理进行样本选择, 将强目标信号检测出来, 并剔除出训练数据; 第二级处理进行自适应波束形成和目标检测。仿真结果说明提出的方法能够在整个距离维更新自适应权值, 适合于警戒雷达对抗旁瓣干扰。

射频(RF)功率放大器是辐射源射频指纹特征产生的关键器件之一, 是射频指纹(RFF)产生机理和个体识别的重要突破口。设计一种功率放大器射频指纹提取实验方法, 利用时域射频独特原生属性(RF-DNA)方法成功提取了功率放大器的射频指纹, 并对RF-DNA指纹进行了可视化处理。研究结果表明, 功率放大器的射频指纹主要反映在幅度失真特性上, 利用瞬时幅度生成的时域RF-DNA指纹能够实现对放大器个体的分类, 在信噪比大于12 dB时, 分类正确率在91%以上。可视化后, 能直观观察RF-DNA指纹及不同功率放大器之间统计特征的相似性和差异性。

为了实现高仿真光敏印章印文的自动识别, 探究训练样本量、网络模型对识别准确率的影响, 通过扫描打印伪造法、拓印设计伪造法制备2枚高仿光敏印章, 盖印3 000枚印文作为训练样本, 30枚印文作为测试样本, 利用卷积神经网络4种模型实现高仿真光敏印章印文的鉴别。4种网络模型均能得到100%的识别准确率。仿真实验结果表明, 针对高仿真光敏印章印文识别任务, 卷积神经网络能作为一种可行的方法为检验提供辅助参考; 综合分析4种网络模型, Resnet50是最优选择。

对滤波器的高精确度理论设计及小误差的工艺实现进行探讨与设计加工。总结了国内外的多种设计经验, 讨论了多种类型的滤波器设计方案, 选取适当的滤波器结构形式, 设计加工了110 GHz的感性窗耦合波导滤波器, 其中感性窗耦合结构采用传统机械加工技术实现, 与法兰盘结构一并集成。基于高频结构仿真(HFSS)软件进行仿真, 结果表明: 设计并制作的110 GHz带通滤波器, 其中心频率为110 GHz, 相对带宽为5%, 插入损耗小于1 dB, 带内回波损耗大于 20 dB, 距中心频率2倍带宽处, 带外抑制大于40 dB。

为了评估基于Sentine 1/2影像数据反演滇池湖滨带湿地森林地上生物量(AGB)的效果和能力, 以Sentinel-1 A/B(SAR)和Sentinel-2 A/B(多光谱)卫星图像为数据源, 获取SAR双极化后向散射系数、多光谱波段、植被指数和林冠生物物理变量等因子, 利用线性回归和机器学习算法, 建立了多个滇池湖滨湿地生物量反演模型。所有模型与滇池湖滨湿地样地地上生物量的相关性为0.619~0.84, 均方根误差(RMSE)范围为40.14~59.7 t/ha, 其中基于SAR的模型反演精确度最低; 在多光谱波段中, 红色和红边(波段4,5和7)与生物量有很好的相关性; 叶面积指数(LAI)模型是生物量反演的最佳变量组合(r=0.84,RMSE=40.14); 基于Sentine 1/2影像数据反演滇池湖滨带湿地地上生物量具有可行性。

为了更好地分析出租车在城市区域中的运行规律, 提出一种基于图结构的城市交通流量可视化分析方法。通过对路网进行聚类, 将路网连接路段划分为区域结构, 并用点-线连接形式表示城市路网, 同时以区域车流量为权重, 结合图中心性概念对区域重要性进行了分析。以北京市四环为例, 对一亿多条出租车GPS数据进行可视化分析, 实验结果表明, 该方法可以直观有效地展现不同区域的出租车流量随时间变化规律和不同区域的重要程度。

静态随机存取存储器(SRAM)电路的失效是极小概率事件, 并且不同电路条件下的失效区域边界可能相距很远。因此, 为了更高效地获得更精准的SRAM成品率预测结果, 提出一种基于正交匹配追踪(OMP)算法的SRAM性能分组建模方法, 并应用于典型SRAM电路成品率的预测。此方法主要根据不同SRAM电路条件下失效区域边界距离的差异将仿真数据划分为多组, 之后利用OMP算法对不同组的数据分别建立多项式模型, 该模型可用于对SRAM电路的成品率进行快速分析预测。与标准蒙特卡洛统计算法及基于OMP的单一建模方法相比, 基于OMP的分组建模方法不仅可以缩短建模时间, 提高建模准确度, 还能够获得更加精确的SRAM成品率预测结果。

为了研究医学系统中乳腺癌早期诊断的关键技术, 研制了一台用于准点X光源成像实验台架。该实验台架由脉冲触发器电源和脉冲X射线管组成, 其中脉冲触发器电源由Marx发生器、火花隙开关、电容分压器及输出段构成, 采用紧凑可移动化的设计; 脉冲X射线管利用冷阴极反射轰击阳极靶韧致辐射出X射线的机理, 该方法可有效提高辐射出X射线点源位置的重复率, 并且根据不同的驱动电压可调节阴阳极的材料及距离, 保证在脉冲X射线管输出X射线光子能量≥15 keV的情况下, X射线点源尺寸可以达到≤100 μm的设计指标。Simplorer模拟结果表明: 在脉冲X射线管阻抗为57 Ω时, 脉冲触发器输出指标为电压169 kV, 上升时间≤10 ns, 脉宽≤100 ns。

合成了尺寸均匀、分散性好, 且吸收峰在近红外光谱区的硫化铅(PbS)量子点(QDs), 并将其作为红外光吸收源与易于成膜且电学性能优良的有机化合物并五苯(Pentacene)相结合, 形成量子点/并五苯复合薄膜作为有源层, 采用顶栅底接触型水平场效应晶体管(FET)结构制备了红外光电探测器Au(S,D)/PbS QDs/Pentacene/PMMA/Al(G)。测试了暗态和980 nm波长激光照射下器件的电学参数和探测参数; 探究了器件中载流子的传输机制; 得到了电学和探测性能优良的PbS量子点/并五苯复合薄膜FET红外光电探测器, 在辐照度为0.1 mW/cm2的红外激光照射下, 器件的响应度达到49.4 mA/W, 对应探测率为1.7×1011 Jones。

太赫兹波由于其所在波谱位置的特殊性, 具有穿透性高, 能量低, 对极性分子敏感, 对非金属非极性材料友好等特性, 在无损检测、安全监测方面具有独特优势。利用太赫兹时域光谱成像系统, 通过改变入射与探测光的偏振方向, 对包含槽型缺陷的砗磲样品进行不同偏振方向的成像实验。由于砗磲材料本身透过率不高, 色散较大, 传统的直接成像结果无法分辨, 难以达到预期效果。通过引入琼斯矢量和琼斯矩阵概念, 对偏振成像结果再处理, 可进一步提高成像效果。结果表明, 此方法对所含缺陷的边缘信息十分灵敏, 可以有效地提高砗磲材料成像结果的分辨力。

以线性调频脉冲压缩(LFM-PC)雷达为例, 研究了3种典型欺骗干扰(直接延迟转发、间歇采样干扰、移频干扰)对雷达测距和测角的影响机理。通过控制干扰机幅度、相位和延迟时间, 可对雷达产生相干和非相干的合成欺骗干扰效果。信号级仿真表明, 通过控制时延和频率, 可在距离维产生大量假目标, 形成距离欺骗效果; 通过控制幅度和相位时延可在角度维形成多点源干扰, 形成角度欺骗效果, 这是分布式集群干扰的独特优势。3种干扰样式中, 直接转发干扰和移频干扰更容易形成角度欺骗效果; 间歇采样由于固有的间歇性, 在距离维较容易形成欺骗干扰, 而角度维的干扰效果稍差一些。

针对箔条微动对回波信号调制的问题, 提出一种单根箔条回波构建方法。首先建立单根箔条的典型微动模式的运动学方程, 然后基于散射中心对该微动模式下的单根箔条回波进行仿真, 最后通过时频方法对单根箔条回波信号的微动变化规律进行分析。仿真结果表明, 建立的单根箔条微动模型能够有效地反映箔条回波信号的微动特性, 为精确建立箔条云回波模型提供了技术支撑, 并为有效识别箔条干扰、改善雷达性能提供了理论依据。

分集接收技术主要用于解决无线传输过程中的信号衰落, 无线接收时的邻频干扰、同频干扰等问题, 能够有效改善接收信号的质量。针对分布式平台上多通道接收信号同步与分集合并算法进行研究, 提出一种适用于不同调制类型的多通道信号合并前同频同相调整方法, 并对合并前各通道信号进行信噪比估计,以确定最大比合并时的权重。经理论分析可知, N通道信号最多可获得10lgN dB的合并增益。仿真验证结果与理论分析一致, 证明了算法的有效性和可行性。

脉冲干扰对卫星导航是一种有效的干扰形式, 它不是一种连续的干扰形式, 这使得协方差矩阵产生剧烈变化, 从而影响抗干扰算法的性能。以功率反演(PI)和多信号归类(MUSIC)算法为例, 分析了脉冲干扰对空域抗干扰算法性能的影响。在此基础上提出了脉冲干扰自适应抑制方法, 将PI算法与脉冲信号盲识别相结合, 在盲识别脉冲干扰周期的前提下, PI算法以周期的采样点数为快拍数可以有效抑制脉冲干扰。对于多信号归类算法而言, 以最小特征值对应的特征向量为权值, 此方法不需要知道脉冲周期等参数, 只要计算协方差矩阵的点内有高电平的点, 该算法就能有效抑制干扰。

广义频分复用(GFDM)具有比正交频分复用(OFDM)更低的峰均功率比(PAPR)和带外频谱泄露。因为本身固有的子载波间干扰(ICI), 传统GFDM解调具有较高复杂度。本文基于导频子载波, 提出一种适用于卫星通信的数据辅助干扰消除GFDM接收算法, 消除了匹配滤波(MF)接收中的子载波干扰, 降低了误符号率(SER)。仿真结果与复杂度分析表明, 本文所提算法优于传统串行干扰消除匹配滤波算法, 有助于促进GFDM在天地一体化通信系统中的应用。

在相控阵雷达中, 为了降低雷达信号被敌方侦收设备截获的概率, 需要在阵列发射方向图某一角度形成零点。对此, 提出一种快速相位加权方向图置零方法。该方法依据零点位置设置虚拟干扰, 并构建干扰协方差矩阵; 根据最小输出功率准则, 建立零点生成数学模型; 最后通过单坐标迭代算法求解相位权值。计算机仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

雷达测速是管状结构内运动参数测试系统的重要手段, 提高雷达工作频率可有效提高测速精确度和分辨力。在122 GHz毫米波可用性分析的基础上, 分别建立了管径和管壁粗糙度对毫米波传输的衰减常数计算模型。仿真结果表明: 随着管状结构管径的不断增大, 衰减常数趋于减小; 管壁粗糙度在5 μm内, 衰减常数急剧增大; 大于5 μm后, 衰减常数趋于平稳, 该结果进一步证明了122 GHz毫米波在身管等管状结构毫米波测速的可行性。

在现代战争中, 飞行器之间通信的隐蔽性是飞行器完成打击、侦查等任务的关键因素。如何提高系统的抗截获性能成为军用通信系统设计的关键问题。研究了低截获系统相关理论在通信波形设计方面的应用, 提出用“截获距离”和“低截获品质因数”来衡量通信系统的抗截获性能; 分析了影响系统抗截获性能指标的因素和提升系统抗截获性能的途径。以此为基础研究了不同调制解调方式、信道编码方式以及跳频参数对通信系统抗截获性能的影响; 建立了抗截获通信系统仿真模型, 分析了该系统的截获距离、品质因数和误码率; 最终得到截获距离小于通信距离的通信系统。仿真结果验证了方法的有效性, 为低截获通信系统的设计提供了参考。

针对传统无线传感网络(WSN)中资源部署与特定任务的耦合关系密切从而造成较低的资源利用率问题, 将虚拟化技术引入WSN, 提出基于半马尔科夫决策过程(SMDP)的资源分配策略。定义虚拟化WSN的状态集、行为集、状态转移概率, 考虑传感网能量受限以及完成虚拟传感网络请求(VSNR)的时间, 给出奖励的表达式, 并使用值迭代的方法求解特定状态下的行为, 在提高资源利用率的同时最大化网络资源提供者的长期收益。数值结果表明, 所提的资源分配策略能有效提高资源提供者的收益。

无线局域网由于其开放的信道环境和传统的密钥身份验证机制, 安全问题十分严峻。通过射频指纹识别技术, 提取无线设备硬件特征进行身份验证, 能够大大提高无线网络安全性。本文基于通用软件无线电外设(USRP)和GNU Radio开源平台, 提取IEEE 802.11a/g信号载波频偏作为指纹, 结合神经网络分类器进行识别。首先接收信号并提取每帧信号载波频偏, 然后训练神经网络分类器, 最后利用此分类器对无线设备进行识别。在办公室和体育馆2种典型室内环境进行无线设备个体识别实验, 识别率均大于90%。实验结果说明, 基于软件无线电提取信号载波频偏可以识别出不同的无线设备, 检测出非法设备接入, 能够提高无线网络安全性。

从二维直接扩展到三维的仅测向定位算法难以对直线测站轨迹正上方的目标进行定位, 正交矢量估计算法(OVE)解决了这一问题, 但其仅利用了俯仰面的正交矢量, 定位精确度较低, 也不能仅用2次测向数据就进行定位。本文从正交性原理出发, 同时利用俯仰面和方位面的正交信息, 推导得到了扩展OVE(EOVE)算法, 并提出了基于雷达坐标系的EOVE算法。仿真结果表明, 新算法延续了OVE算法的优点, 可以定位直线测站轨迹正上方的目标, 而精确度优于OVE算法, 并能仅利用2次测向结果进行定位, 实用价值高。

针对多基地无源雷达中对单目标的定位问题, 提出一种利用角度信息的加权最小二乘定位算法。设计了基于角度的目标定位模型, 并根据不同的角度测量噪声设计了加权矩阵, 进行了误差分析并推导了算法的Cramer-Rao界。仿真分析表明, 本文算法优于同类算法, 并且以3个接收站与一个外辐射源为例, 给出了最佳位置配置建议。

介绍一种基于国产氮化镓(GaN)外延材料的X波段300 W GaN高效率内匹配器件技术。该技术采用大栅宽芯片的大信号有源模型和封装管壳、键合引线、电容等无源模型, 开展X波段300 W内匹配功率器件的设计。采用四胞匹配合成电路, 使用L-C网络提升器件阻抗, 通过λ/4阻抗变换网络进行阻抗变换和功率合成, 实现阻抗50 Ω匹配, 功率分配器和匹配电容使用高Q值陶瓷基片实现。仿真实验证明, 该器件在9.5~10.5 GHz频率内输出功率大于300 W, 功率增益大于9 dB, 功率附加效率大于38.9%。同时研究了器件输出功率和功率附加效率随工作电压、脉冲宽度、占空比变化情况。

根据液晶材料在毫米波段良好的介电特性和调谐能力, 设计了一款基于液晶材料的毫米波带宽可重构宽带带通滤波器。滤波器使用一个高通滤波器和一个低通滤波器级联实现带通效果; 在低通部分加载液晶材料, 通过调谐液晶材料的等效介电常数改变低通滤波器的响应频率, 实现带宽的可重构。仿真结果表明, 当调谐液晶介电常数从2.4变化到3.8时, 滤波器的高频截止频率从52 GHz下降至48 GHz, 相对带宽从84.9%变为78.3%。

针对目前高功率微波(HPM)传输与发射系统无法实现自跟踪的问题, 引入TE21模耦合器, 使HPM系统具备自跟踪能力。由于现有的TE21模耦合器应用到HPM中会面临功率容量的问题, 为此设计一种X波段GW级TE21模耦合器, 以探索其在HPM系统中的应用。仿真结果表明: 设计的TE21模耦合器在9.0~10.0 GHz频率范围内, 对TE21模的耦合度大于-0.5 dB, 对TE11模的耦合度小于-40 dB, 功率容量可达到GW量级。