磁随机存储器的电磁敏感度研究

采用直接功率注入法(direct power injection,DPI)对一款新型磁随机存储器(magneto resistive random access memory,MRAM)芯片进行了抗干扰测试。在存储数字“0”和“1”的情况下,对MRAM的电源引脚、数据引脚、控制引脚进行了干扰注入,对比了各引脚的失效功率。测试结果表明:MRAM在存储数字“0”时的敏感度比数字“1”时的敏感度低;与干扰从地引脚注入相比,干扰从电源引脚注入时芯片的敏感度更高;读取电路电磁敏感度和输出引脚与电源引脚具有较大相关性。这一研究结果可为提升新型存储器MRAM的芯片抗扰度及电路优化提供理论参考。

基于膜量子布谷鸟搜索的双通道网络频谱资源分配

无线双通道Ad Hoc网络中,有效分配簇间码分频谱资源是提高资源利用效率的关键技术之一.综合考虑子簇码分频谱资源需求和分配公平性,给出了簇间码分频谱资源分配数学模型,并转换为以最大化码分频谱资源效益和分配公平性为多目标的受约束离散优化问题.结合膜结构、量子计算和布谷鸟搜索算法,提出一种新的离散组合优化算法——膜量子布谷鸟搜索算法.该算法使用量子鸟窝表征问题潜在解,利用布谷鸟寻窝产卵的演化方法在基础膜中寻求单目标最优解,通过膜间信息共享和非支配解等级排序求出具有多目标最优解的表层膜Pareto前端解集.仿真结果证明,与经典优化算法相比,该算法不仅能够同时求解单目标和多目标最优解,而且具有更优的收敛性能,能更好地实现码分频谱资源效益最优化.

无线双通道Ad Hoc网络分层路由协议设计与分析

无线双通道网络(Dual-channel network,DCN)能够有效解决码分资源浪费问题.大规模战术组网场景下,DCNs使用基于全连通子簇的分层分布式网络拓扑结构.设计了一种双通道网络分簇路由协议(Dual-channel network clustered routing protocol,DNCRP).DNCRP借鉴表驱混合路由思想,利用2跳范围邻簇ID和节点隶属信息完成基于源簇的2跳邻簇范围内簇间路由寻找,联合使用基于总簇首的拓扑信息计算和AODV路由寻找完成2跳邻簇范围外簇间路由寻找,而簇内通信因为源目的节点1跳可达则直接通信.仿真结果证明,在高业务负载和慢拓扑变化条件下,DNCRP具有优越的低时延和高吞吐量特性.

基于局部序列匹配的跳频自同步法性能分析

局部序列匹配自同步法是一种新的跳频自同步方案。在跳频工作状态,接收机使用很少的支路接收具有某种特征的发送序列,将此序列与本地序列匹配,确定接收端与发射端的跳频序列相位差,调整相位完成同步捕获。文中给出了局部序列自同步法的原理描述和设计方案,并在高斯白噪声环境下进行了性能分析。分析结果表明,该方案不需要同步引导码和勤务频率,具有较强的抗侦察能力和抗干扰能力。

一种基于局部序列匹配的跳频自同步方案

为了提高通信系统的同步信息隐蔽性和系统抗侦察能力,提出了基于局部序列匹配的跳频自同步方案,该方案工作在跳频工作状态。本方案中,并行接收机使用很少的支路接收具有某种特征的发送序列L,将序列L与本地序列匹配,确定本地与发射端的跳频序列相位差,调整相位完成同步捕获。通过理论分析,确定了序列L唯一的条件,得到了系统复杂度和捕获时间之间的函数表达式,并给出了系统最优支路数。分析结果表明,该方案不需要同步引导码和勤务频率就可以完成系统的同步保持和迟入网同步,并且捕获速度和系统复杂度均介于滑动相关法和匹配滤波法之间。本方案结合了传统方案的优点,具有良好的隐蔽性,不易被敌方发现和干扰。

基于RS码的跳频信号发生器的设计

为了得到具有最佳跳频性能的跳频图案,采用RS码作为跳频序列,控制DDS产生各种频率正弦波。RS跳频序列具有非重复且汉明相关性能好的特性,能够使跳频信号产生最大的跳频增益。相比传统跳频序列,RS跳频序列不存在频率滞留问题。直接数字频率合成器DDS具有许多直接式频率合成技术DS和间接式频率合成技术IS所不具备的优点,如具有极高的频率分辨率和极短的频率转换时间等。文中给出了跳频信号发生器的设计方案,使用MATLAB仿真验证了该方案的可行性。

载波侦听随机分组码分多址接入协议设计与簇内多址干扰性能分析

在战术应用场景下,面向某型电台的双通道网络组网方案能够有效地减小实际码分组网存在的码分资源浪费问题。为了提高双通道网络控制通道的抗干扰能力,引入随机分组码分多址技术,提出了载波侦听随机分组码分多址接入(CSRP-CDMA)协议。并建立了基于CSRP-CDMA的时隙扩频Ad Hoc网络理论分析模型,推导了分组传输成功概率和吞吐量表达式,分析了扩频增益、分组负荷和分组头长度比值以及接收信号信噪比等因子对吞吐量性能的影响。和适用于RPCDMA的传统MAC协议做了网络性能仿真比较。理论数值和仿真结果显示,CSRP-CDMA协议性能明显优于传统协议,其归一化网络吞吐量理论值达到0.75,能够有效保证控制通道的资源利用率。

无线双通道网络话音业务信道接入性能分析

无线双通道网络能够有效解决战术环境下码分组网数目过小造成的码分资源浪费问题。混合业务传输环境下,实时话音业务信道接入性能是衡量无线双通道网络性能的关键指标之一。通过使用一种理想的固定时分信道带宽分配方案,在保障话音业务传输实时性的条件下,分别从单跳网络拓扑和多跳网络拓扑结构给出了双通道网络可用信道数目。使用基于优先权的混合业务多服务台离散时间排队模型分析了双通道网络的话音业务平均数目、呼叫阻塞概率、平均网络吞吐量和信道利用率等性能。数值计算结果证明:相比传统网络,双通道网络在混合业务高负载条件下能够容纳更多的话音业务并具有更低的呼叫阻塞概率。

频率估值自同步方案设计与性能分析

现有跳频自同步方案中抗干扰性能最强的方法是串行滑动相关法和并行匹配滤波两种方案,但是滑动相关法捕获速度比较慢,匹配滤波法系统结构比较复杂。为了克服这些缺点,提出了频率估值自同步方案,该方案使用STFT获取跳频载波频率,利用频率控制字逆向恢复PN序列以获取系统同步。从捕获时间期望、抗干扰性能及系统复杂度三方面对新方案进行了评价,从理论及程序仿真验证了方案在大信噪比下的可行性。本方案在大信噪比信道中有较强的抗干扰及快速捕获能力。

基于PSRP-CDMA的扩频Ad Hoc网络性能

分段时隙预约分组的码分多址接入(Partitioned Slotted Reservation Packet CDMA,PSRP-CDMA)协议是一种可以提供分组级信道、无协商使用信道的码分多址接入协议,此协议的分组格式由分组头和分组负荷组成,分组头通过时分多址机制接入信道,分组负荷通过码分多址机制接入信道。在考虑簇内多址干扰的基础上,给出了基于PSRP-CDMA的时隙扩频Ad Hoc网络理论分析模型,推导出了分组传输成功概率,得到了系统吞吐量和传输时延的表达式。分析了扩频增益、接收信号信噪比和网络负载等对网络性能的影响。数值结果表明,与基于竞争机制RP-CDMA的扩频Ad Hoc网络相比,PSRP-CDMA的归一化网络吞吐量能够提高25%。

角锥喇叭天线高空电磁脉冲响应统计特性分析

[目的]旨在研究入射参量随机分布条件下电磁脉冲作用时角锥喇叭天线的耦合响应规律。[方法]首先,基于CST电磁仿真软件与Matlab软件联合仿真,建立角锥喇叭天线的电磁脉冲响应统计分析模型;然后,利用CST建立天线电磁脉冲响应仿真模型,通过电压驻波比、增益曲线来验证模型的合理性;接着,考虑通信系统在发射、接收等不同状态下的射频端口阻抗特性,在峰值场强50 kV/m的高空电磁脉冲(HEMP)照射下,得到天线端口耦合响应指标(包括开路电压、短路电流和负载电流等);最后,在球坐标系中设定方位角、仰角和极化角以服从均匀分布,并使用Matlab对天线负载响应波形峰值、波形能量等主要响应指标进行分布拟合。[结果]结果显示,主要信号指标概率分布大都呈“凸”字形曲线。以波形峰值为例,其响应波形峰值有90%的概率小于0.13 A,仅为最大峰值0.8 A的16.2%,即除了在特定的电磁脉冲入射范围内,角锥喇叭天线响应波形的各信号指标在大多数情况下都保持在较低水平。[结论]所得结果可为通信系统电磁脉冲易损性分析奠定基础。

基于脉冲电流注入的差分芯片敏感度研究

采用脉冲电流注入(PCI)技术,对差分信号接收芯片(DS26C32ATM)的敏感阈值进行研究。试验结果表明,随着脉冲源电压的增大,传输线上的注入电流增大,差分信号接收芯片接口电路受到电磁脉冲干扰,发生损伤。对损伤芯片进行失效机理分析,定位故障。针对失效机理分析结果,对差分信号接收芯片进行加固防护研究。试验结果为后续差分芯片的抗电磁脉冲干扰的性能试验提供可靠依据。

分层视角下无线通信网络高空电磁脉冲效应

从分层视角研究无线通信网络高空电磁脉冲效应,提出了一种具有层级属性的网络级效应评估方法。设计研制了一种无线通信网络效应试验仿真平台,网络使用典型全连通拓扑结构,网络节点使用超外差式收发机,网络运行在超短波频段。开展了小型网络脉冲辐照效应试验和效应机理分析,网络仿真研究了网络规模不同条件下节点失效概率对网络性能的影响。得到以下结论:(1)设备级效应对低层级效应具备一定冗余容错能力,这取决于效应评价指标的选择和损伤组件的功能属性;(2)网络级效应对设备级效应具有潜在放大效果,个别节点失效可能造成网络性能严重下降甚至瘫痪。

无线通信系统电磁脉冲传导防护组件设计与有效性试验验证

为提高甚高频无线通信系统的抗高空电磁脉冲能力,基于易损性分析结果,确定了瞬态泄流和稳态滤波联合防护的设计思路以及设计指标,并研制了防护样件。使用20 ns/500 ns传导注入波形开展防护组件脉冲注入试验,比系统原始防护器残余电流峰值减小60%,启动时间缩短75%,作用时间缩短80%,注入波形低频能量限制(20 MHz以下)提高1个量级;以某甚高频无线通信系统为被试品,开展了防护组件加固验证试验,防护组件残余电流控制在10 A水平以下,被试系统功能和性能指标正常,验证了防护组件设计的有效性。

甚高频无线通信系统高空电磁脉冲易损性分析

针对甚高频无线通信设备工作在高空电磁脉冲主要能量频谱范围内,生存能力受到严重威胁的问题,研究了甚高频无线通信系统的电磁脉冲易损特性,使用矩量法(method of moment,MoM)和CST软件分别求解了天线端口电流响应和舱体内耦合电场波形,确定了主要耦合通道和脉冲辐照试验等级。分别开展了天线和主机脉冲辐照试验,发现了脉冲冲击射频前端造成电源模块故障的“间接效应”现象。通过效应机理分析,确定了故障器件和失效原因。最后给出了防护建议:使用旁路泄放和稳态滤波的组合防护设计思路进行防护优化,要求防护器后端残余电流小于10 A。

电磁脉冲效应参数无线测量系统设计

为解决电磁脉冲效应试验中环境对测量信号传输通道的干扰问题,设计了基于小型化高速数据采集/控制设备及嵌入式工控机的效应参数无线测量系统。该系统属于设备级系统,集无线控制、数据采集与处理等功能于一体,避免了传统光纤传输测量系统反复标定、布线繁琐等问题,具备模块化可扩展特点。系统在电磁脉冲效应试验中得到了较好的应用,在降低效应参数测量不确定度的同时也提高了试验效率。

无线通信系统HEMP性能降级效应研究

为深入研究无线通信系统高空电磁脉冲(high altitude electromagnetic pulse,HEMP)效应机理,设计了一款工作在超短波频段的无线通信系统,开展了HEMP环境电磁耦合分析,确定射频前端为电磁脉冲主要耦合通道。开展了系统级脉冲辐照试验,确认被试系统出现接收灵敏度下降的性能降级效应现象。经效应机理分析确认,系统接收灵敏度下降由射频低噪声放大器发生损伤所致,损伤放大器所有管脚对的I-V特性呈低阻抗短路特性,内部两级三极管均出现不同程度损伤。基于自由空间损耗模型估计,当系统接收灵敏度下降40 dB时,通信距离将下降至原通信距离的1/100,严重影响实际设备的正常功能使用。

考虑微观特性的ZnO压敏电阻计算模拟模型

电力设备的绝缘水平建立在避雷器的过电压保护水平基础之上。ZnO压敏电阻具有优良的非线性电压-电流特性和浪涌能量吸收能力,被广泛用作电力系统避雷器的核心元件。ZnO压敏电阻的电气特性由其复杂的微结构和晶界特性决定。该文以Voronoi网络模型为基础,建立ZnO压敏电阻的微观结构模型。采用考虑晶间旁路效应的晶界分区模型,建立求解氧化锌压敏电阻宏观电气性能的大规模非线性电阻网络方程。针对难以采用常规牛顿迭代方法求解的问题,提出基于分段线性化和差分重构的快速求解优化算法,计算结果误差指标在10-3数量级以下。采用模型计算得到了尖晶石含量、晶粒尺寸不均匀度以及气孔率等微观结构参数对ZnO压敏电阻宏观电气性能的影响规律。

架空线缆高空电磁脉冲传导环境参数的计算与分析

本文充分考虑了高空电磁脉冲源区与架空电力线缆之间相对位置的随机性,利用多项式混沌方法,计算了不同地磁倾角及不同架空高度下的电力线缆高空电磁脉冲传导环境。结果表明,不同地磁倾角及不同架空高度下,电力线缆终端设备所处的高空电磁脉冲传导环境不尽相同,脉冲电流峰值的变化范围为2~6 kA,脉冲上升沿的变化范围为4~12 ns,脉冲半宽的变化范围为70~150 ns。

低噪声放大器电磁脉冲效应表征和阈值分布函数确定方法

高空核爆炸电磁脉冲(HEMP)能对广域范围内的地面和飞行器上的电子系统造成严重威胁。低噪声放大器(LNA)是各种无线通信设备射频前端的核心器件。HEMP经天线耦合产生的瞬时大电流,容易对LNA造成干扰、降级甚至损毁。针对典型型号LNA,开展组件级脉冲电流注入试验,以增益作为主要效应表征参数,对损伤样本进行效应表征和分类;以组件端口注入电流峰值作为敏感参数,研究LNA的损伤阈值分布特性,通过构建通用评价参数和Bootstrap再抽样,从14种通用分布拟合确定候选分布函数中确定Burr分布为最佳损伤阈值分布。