智能反射表面的主被动联合波束成形分组模型优化算法

针对智能反射面(IntelligentReflectingSurface,IRS)联合主动和被动波束成形优化中计算复杂度过高的问题,该文基于经典的半正定松弛算法和交替优化算法提出了一种对本地IRS进行分组的新模型,通过降低每个IRS信道矩阵的秩来降低优化算法的复杂度。具体的,首先通过已知的IRS相位得出BS(Base Station)的次优发送波束,其次通过BS的发送波束计算得出分组后各IRS面的次优相位,经过不断交替迭代上述两步优化得出最优发送波束的结果。仿真结果表明,合适的IRS分组数量、分组方式与交替优化迭代次数可以在几乎不影响原算法性能的情况下,大大减少交替优化算法的复杂度。

基于软件无线电的短波电台模拟器设计与实现

本文提出了一种基于软件无线电的短波电台模拟器设计方法。模拟器前端采用Vue3实现,后端利用Python开发,网络通信基于WebSocket完成,同时结合GNU Radio平台和Lime-SDR硬件完成了短波电台模拟器的软硬件实现。文中提出的短波电台模拟器设计方法具有极好的灵活性和扩展性,适用于各种型号短波电台模拟器的快速开发,可以大大降低短波电台模拟器的成本,具有很好的应用前景。

融合呼吸信号和运动信号的人体行为识别方法

人体行为识别技术在许多领域都有广泛的运用,但是目前基于仍然存在传感器类型单一,适用场景有限,捕捉人体活动时特征不足的问题。本文提出了一种可穿戴的多模块传感器的人体行为识别方案,使用惯性传感器和拉伸应变传感器。拉伸应变传感器穿戴于胸前,能够有效的捕捉到不同行为下的人体呼吸信号。同时,本文使用了多尺度的一维卷积神经网络,能够有效的提取传感器数据的特征。实验结果表明,在本文提出的7种活动中,多尺度一维卷积神经网络达到了96.89%的识别率,说明了本文所提出的方法能够很好地用于人体行为识别任务之中。

超导量子计算Z门波形实时生成方法

针对现阶段超导量子计算机中控制波形生成速度不满足未来实时反馈系统要求的问题,文中设计一种实时的Z量子门控制波形生成电路,并对其中的高斯误差函数提出一种分段拟合和查找表相结合的硬件实现方法。相比于传统方法,该方法在满足速度、精度要求的情况下,能够有效减少资源消耗。在Xilinx公司ZYNQ7000系列FPGA(可编程逻辑门阵列,Field Programmable Gate Array)上完成Z量子门控制波形电路的硬件实现和性能测试。结果表明文中设计的电路能够在5微秒时间内生成Z量子门控制波形,满足未来超导量子计算实时反馈系统的要求。

针对GPS信号干扰对ADS-B影响及干扰源定位的分析研究

近年来由GPS信号受干扰导致ADS-B数据异常的情况在全国多地屡见不鲜,ADS-B数据干扰异常严重影响了空管监视数据的质量。为了在信号干扰期间提高GPS干扰源排查定位效率,从空管监视数据质量的角度提出了一种基于ADS-B数据异常变化的GPS干扰源定位计算方法,该方法通过信号异常变化位置点建立二次曲面方程,通过线性降维迭代最小二乘的方法实现GPS干扰源的粗定位估算,该方法为GPS干扰源的快速定位提供了理论参考,对空管大范围空域GPS系统干扰源的检测定位具有一定的理论应用价值。

基于数据手套的手势识别及无人机控制系统

与载人飞机相比,商用无人机具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力强等优点,备受多方面的青睐。面对复杂的飞行环境,遥控器、地面站等传统控制系统已无法满足应用要求。考虑到用户使用习惯和无人机控制的可及性,本文提出了一种基于数据手套的无人机端侧控制系统和一种实时的动态手势分割算法。首先通过设置角速度阈值,分割长短不一的动态手势;然后采用线性插值法和组合数据均值法,将长短不一的动态手势重新采样至定长;最后还提出了一种多流一维卷积与Transformer相结合的手势识别算法,在测试集与户外实验上分别取得了98.76%和97.78%的高识别率,这比传统LSTM算法的识别率分别提高了3.39%和5.56%,表明该算法不仅具有良好的识别性和泛化能力,且具有良好的实时性和快速响应能力,户外实验中单次手势完成后0.8s内,无人机便可以执行相应指令,展现出了良好的应用潜力。

IRS辅助下利用AN对抗窃听的双向通信安全传输方案

本文研究了IRS辅助的双向通信系统中利用人工噪声对抗窃听的安全传输方案。针对存在主动式窃听和用户间直接连接的一种通用系统模型,从双向通信的可达安全速率域出发,致力于提升该域中的最坏和保密率(SSR)。由于人工噪声对最坏SSR有影响,本文在合法用户处采用了人工噪声,通过对人工噪声的功率分配系数以及IRS相移的优化,实现最坏SSR的提高。采用交替优化方法求解相应的优化问题,其中优化功率分配系数的子问题以封闭形式给出最优解,而优化相移的子问题则通过半正定松弛和一种新颖的高斯随机化方法解决。仿真结果证实,该方案比传统方案具有更高的SSR,说明了在双向安全通信系统中采用AN的必要性。

基于OPC UA的双模网关设计

随着工业物联网的快速发展,设备间的互联和数据交换变得越来越重要。OPC UA作为一种开放、跨平台的工业通信协议,已被广泛采用。本文设计了一款基于OPC UA协议的双模网关。OPC UA的SDK采用开源的open62541框架设计,为了实现可靠数据传输以及与其他基于TCP/IP的系统之间的互操作,同时又能提供实时高效的数据传输,本设计采用基于TCP/IP的C/S架构与基于UDP的Pub/Sub架构相结合的方式,实现不同类别的数据分流传输。为了实现用户程序和设备间的解耦,本设计采用JavaScript对象表示法(JSON)格式的配置文件定义设备信息,网关可通过解析该文件实现动态更新节点和设备信息。最后通过实验验证了所设计的双模网关具有较高的可靠性和实时性,适用于工业物联网中设备间数据交换的应用场景。

基于阻抗缓冲概念的连续逆F类功率放大器设计

为了满足移动通信系统中功率放大器宽频带和高效率的需求,介绍了一种高效率连续逆F类功率放大器设计方法,并基于CREE公司的CGH40010F高功率管设计了验证电路。在分析连续逆F类模式的基波和谐波阻抗基础上,提出了一款基于阻抗缓冲概念的新型谐波控制网络,设计并实现了一个1.2 GHz~2.3 GHz宽带的连续逆F类功率放大器。ADS版图联合仿真结果表明:在1.2 GHz~2.3 GHz工作频带内,漏极效率在58.9%~74.4%之间,输出功率为39.3 dBm~41.3 dBm,增益大于10.3 dB,增益平坦度小于±1 dB。本文的设计方法能为功放设计者提供一定的参考。

一种异形结构的低剖面单脉冲阵列天线

本文提出了一种基于异形结构的Ku波段低剖面单脉冲波导阵列天线。该阵列天线由开口波导辐射槽层、一分四耦合腔层以及不等分馈电网络层组成。采用空气波导结构和全并馈网络以实现宽带和高增益性能。阵列天线共有四组子阵列,对应四个输入口,从而实现了方位面和俯仰面的和差波束生成。此外,该设计还具有异形口径的阵列拓扑结构和9 mm的低剖面优势,可以满足实际工程的需求。由HFSS仿真结果表明,所设计的天线阵列回波损耗低于-10 dB的带宽范围为15.3 GHz-22 GHz,此带宽内天线的最大增益为26.8 dBi,口径效率最高可达到85%,具有较好的天线性能。

一种高性能双频能量选择表面

提出一种高性能双频带能量选择表面(ESS),该表面可以保护电子设备免受高功率微波(HPM)的影响。所提出的结构由负载有二极管的金属周期性结构组成。推导了所设计的ESS的等效电路,并解释了其工作原理。通过仿真说明了两个频带在不同入射条件下的电磁响应,使用场路联合仿真来获得其非线性性能。CST仿真结果表明,该结构在工作频带(0.93 GHz-1.52 GHz,2.8 GHz-3.2 GHz)的低功率信号的插入损耗小于1 dB,而对高功率信号的屏蔽大于38 dB。

一种热带鱼形端射圆极化RFID阅读器天线

本文提出了一种端射圆极化RFID阅读器天线。该天线采用矩形波导结构(等效为磁偶极子)结合一对热带鱼形振子结构(等效为电偶极子),同时采用约四分之一波长的微带线结构和U型微带线调节阻抗匹配以及移相。最终,设计了一款超高频端射右旋圆极化天线,仿真结果表明该天线在谐振频点处的S11为-29.5 dB,增益Gain为4.49 dBi,阻抗带宽为90 MHz(880 MHz-970 MHz),3 dB轴比带宽(AR)为150 MHz(850 MHz-1000 MHz),可广泛应用于超高频RFID阅读器。

基于液态水的频率可重构天线

本文提出了一种基于液态水实现频率可重构的天线。该天线采用微带线馈电,由金属臂、开关水槽和水槽阵列构成,通过控制加水水槽的数量和位置来改变天线结构,同时改变介质介电常数实现频率可重构特性。利用Ansoft HFSS软件进行建模仿真,结果表明当水槽组阵中不填充液态水时,天线工作在4.4 GHz。当往开关水槽中填充液态水、结合水槽组阵中不同加水方式能实现2.92 GHz-5.48 GHz的较宽范围的频率调谐。该天线结构简单、成本低,能被广泛应用于WIMAX无线通信。

基于主用户信号占空比的频谱感知阈值优化

传统的频谱感知决策阈值设置仅与虚警概率或检测概率有关,但实际中主用户信号的占空比也会影响阈值。针对该情况,提出了与占空比有关的频谱感知阈值优化函数,并推导了优化后的能量检测法阈值理论表达式。仿真结果表明,与能量检测法在传统阈值下的性能相比,主用户信号存在概率较高时,优化后的阈值具有更高的检测概率;当主用户信号存在概率较低时,优化后的阈值具有更低的虚警概率。

联合射线追踪和神经网络的智慧教室环境信道特性研究

智慧教室在现代化教学实践起着重要作用,该场景下无线通信链路的可靠性是保证教学质量的关键。智慧教室环境下,无线信号需要无缝覆盖,课桌椅摆放形式灵活,人员遮挡大量存在,建立能够准确描述这些特性的信道模型十分关键。因此本文联合射线追踪信道数据和多层神经网络,构建了支持多元输入和二元输出的智慧教室环境下的信道模型。研究结果表明,与传统模型相比,所提出模型具有更高的准确度。该模型可为智慧教室环境中的无线通信系统设计提供基础参考。

基于卡尔曼滤波的伪码跟踪环路

针对航天器现有码跟踪环信在低噪比条件下跟踪性能差的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波的新型码跟踪环结构,分析了环路的信号处理流程。该结构能实现环路较快入锁且改善了低信噪比条件下环路的跟踪性能,仿真进一步验证了该方法的有效性。在对鲁棒性要求较高的深空测控通信中具有较大的应用价值。

宽带双圆极化天线阵列

本文设计了一种覆盖K波段的宽带双圆极化天线阵列。天线的辐射单元采用隔板极化器的形式,实现较好的双圆极化性能,工作带宽较宽且结构简单。馈电部分采用方形同轴线的形式,使得整个馈电网络结构紧凑,大大提高了天线的效率和空间利用率。仿真结果表明,在所需的15 GHz-25 GHz频段内|S_(11)|和|S_(22)|均小于-13 dB,轴比小于3 dB,增益大于15 dBic,xoz面和yoz面的副瓣电平分别优于-12.5 dB和-12.5 dB,方向图稳定。所设计的天线阵列结构紧凑,易于加工,在卫星通信应用中具有良好的前景。

无人驾驶中远程限制驾驶模式的应用

在全自动运行模式(FAM)下,信号系统的远程控制功能是保证运行效率和解决突发情况的重要手段。针对FAM模式列车发生丢失定位或通信故障无法继续以FAM模式运行的问题,本文介绍了信号系统的远程限制驾驶模式的应用:当控制中心收到设置远程限制模式(简称RRM)请求时,区域控制器通过之前记录的CC定位报告并结合次级检测设备的占用情况,赋予请求RRM运行的列车初始定位,使故障列车在获得中心授权后以RRM模式继续运行,解决了对区间失位无人驾驶列车的启动问题,并在具备条件后自动重新升级为FAM模式,避免了无人驾驶模式下的司机登车,提高了线路运行效率和应急处理能力,降低了运营期间列车重启或故障失位对运营存在较大影响的问题。

射频器件测量的校准技术分析

在用矢量网络分析仪(VNA)对射频微波元件进行S参数测量时,由于网分的同轴端口与元器件类似微带的端口无法直接进行测量,故往往引入夹具以实现同轴到微带的过渡。在此过程中,测量结果包含了夹具本身自带的误差,需要用校准技术进行去嵌入(deembedding)。直通-反射-延时线(TRL)是其中一种高精度的校准技术,本文在HFSS中制作了10 MHz-45 GHz的TRL校准件包括“顶层地”传输线,新型共面波导,基片集成波导,两层介质的共面波导等不同结构,去嵌入之后的1 pF电容与理想电容在全频段有较好的一致性,并把结果进行对比。下一步模拟了性能更好的同轴连接器,以改善实验的去嵌入结果,验证TRL校准件达到毫米波的可行性方案。

一种宽阻带腔体滤波器的设计

本文设计了一种覆盖整个Ku频段(10.7 GHz-14.5 GHz)的紧凑型宽阻带腔体滤波器,该滤波器为“块模式”滤波器。通过将皱折波导滤波器的皱折波导上开一些纵向槽,以有效地抑制高次模。通过优化“块模式”滤波器的各个金属矩形块的尺寸,使其满足滤波器3倍频的阻带内有很好的带外抑制效果。该滤波器相比于传统的金属虹膜腔体滤波器,具有良好的宽通带及高衰减的宽阻带,并且可以有效的抑制很多高次模。仿真结果表明,在所需要的10.7 GHz-14.5 GHz频段内|S11|均优于-25 dB,并且对整个Ka频段的均抑制低于-75dB。本文所设计的滤波器结构紧凑,易于加工,在多馈源系统的工程应用中具有良好的应用前景。