低复杂度超大规模MIMO无线传输设计研究

超大规模MIMO(extra-large scale MIMO,XL-MIMO)技术有望满足6G对高频谱效率的要求,同时也面临计算复杂度提升带来的挑战。研究发现,XL-MIMO信道独特的空间非平稳特性为低复杂度无线传输设计带来新的可能。首先从近场传播效应出发,梳理XL-MIMO信道特性及信道建模研究成果,深入探讨空间非平稳性出现的原因;由此引出XL-MIMO中阵列可见区域(visibility region,VR)的概念,并对结合VR信息的低复杂度无线传输设计展开讨论;接着,从子阵列划分与分布式信号处理的角度,介绍XL-MIMO低复杂度系统架构的实现,并总结相应的设计方案;最后,对未来研究方向进行展望。

三旋流雾化装置中预燃级喷雾特性的实验研究

为深入研究三旋流分级燃烧室中预燃级的喷雾特性,采用煤油为工质,在接近贫油熄火状态时对某三旋流雾化装置中预燃级的雾化特性进行了实验研究。利用相位多普勒测速仪对雾化装置下游的整体喷雾场以及近场区喷雾进行了研究和分析。结果表明:下游喷雾场主要有中心回流区、高速区和喷雾边缘区,但是在X=10mm截面上高速区中存在着台阶低速区。喷雾结构由空心锥结构渐渐转变为全锥形。线平均后的液雾索泰尔平均直径SMD沿轴向增加,气流压降是液滴平均尺寸的主要影响因素。雾化装置中的雾化过程符合复合式空气雾化。在X=10mm截面的近场区,径向上各点处的液滴轴向速度基本与液滴尺寸无关,而液滴径向速度与尺寸的关系与径向位置有关。对文献中提出经验预测公式进行了修正,得到适用于该雾化装置的液滴尺寸关系式,发现在空气压降为4kPa时可忽略第三级旋流气流,一二级旋流气流是近场区液滴平均尺寸的主导因素。

面向超大规模阵列的近场通信研究

超大规模阵列可以有效提升传输距离,克服路径损耗,为通信发展带来新的机遇。在超大规模天线阵列系统中,用户和散射体更可能位于近场辐射区域,通信系统应采用更精确的球面波模型。然而,目前针对超大规模阵列近场通信的研究尚处于初始阶段,面临着码本搜索开销大、波束追踪复杂度高等问题。基于现有研究基础,分析了近场通信中的关键问题,包括波束训练、波束追踪以及天线可视区域,指出所面临的挑战,并提出了未来愿景。

近场条件下散射计的绝对定标

在推导散射计定标公式的基础上，本文分析了远区条件对于雷达散射计绝对定标的意义，通过引入有效雷达散射截面的概念，将入射波前球面弯曲和波束限制引起照射不均匀以及接收天线增益的变化等效为目标雷达散射截面的变化．通过修正使近、远场的定标公式得以统一，给出相应的定标方法．实际的定标结果证明了方法的有效性．文中还给出了关于定标体选择和瞄准精度要求的初步讨论．

高功率微波大气击穿区域分布

大气击穿是高功率微波(HPM)大气传输研究最主要的内容。一方面高功率微波辐射天线近场以振荡场形式存在,在某些局部点形成场强的峰值分布,导致天线近场击穿、天线口径面介质击穿等一系列复杂的问题;另一方面,随着单台微波源功率的大幅提高和功率合成技术的发展,天线远场区的大气击穿问题越来越突出。如何判别是否存在大气击穿,如何确定判断的依据,都是需要解决的问题。论文提出依据击穿阈值和天线辐射场与高度关系曲线的变化规律进行判断。当HPM初始辐射场小于该区域大气击穿阈值,且上述两条曲线之间存在交点,即说明存在HPM辐射天线未击穿而传输路径近场区或远场区可能满足大气击穿条件的情况,这一现象也在相关实验中得到了证实。

频率域线源近区(过渡区)测深理论初步研究

对频率域无限长线源近区(过渡区)测深的理论基础进行了探索性研究。通过计算均匀半空间、层状介质等多个模型的线源响应,进而定义并计算全区视电阻率。结果发现,利用水平电场、垂直磁场分别计算的全区视电阻率均能较好地反映地下电性结构的变化。把水平磁场与水平电场联合通过二分搜索算法计算的全区视电阻率也能较好地反映地下电性结构的变化。在近区通过单分量定义的全区视电阻率与一维MT曲线吻合得很好,因此可以用成熟的MT反演技术来进行线源近区电磁资料的反演,从而把有源的问题转化到无源的问题。这初步表明频率域线源近区(过渡区)测深是可行的,但还有一些问题需要解决。

线圈中心近区频率域电磁测深数值模拟研究

论述了一种在线圈中心测量磁场垂直分量的近区频率域电磁测深方法的原理及一维正演数值模拟研究结果.推导出线圈中心近区频域电磁法的视电阻率表达式,提出了在线圈中心测量磁场垂直分量频域电磁法的基本思路,利用MATLAB编程进行一维正演模拟,先后正演模拟了7种有代表性的地电模型.结果表明:此方法对层状地电构造的电性参数和厚度变化比较敏感,分辨力较高.对二层断面的上层厚度和基底电性分辨,对三层断面的中间层的电性和厚度变化分辨比较清楚,是一种有前景的近区频率域电磁测深方法.

理想塑性介质中平面应力 静止裂纹的尖端弹塑性场

本文详细分析了理想塑性介质中平面应力I型静止裂纹的尖端弹塑性场,结果表明:裂纹尖端应力场内可以不包含应力间断线,但含有弹性区,作为这个一般解的特殊情况,当弹性区被两侧的塑性区挤压消失而尖端场成为满塑性区时,便得到Hutchinson(1968)给出的解,此外,文中还给出了另一种均匀应力区位于裂纹前方的解,这是[1]未曾得到的。

近场虚拟目标在船载测控设备无塔校相中的应用研究

首先介绍了目前广泛使用的校相方法。在分析这些校相方法的基础上,对近场虚拟目标校相方法进行了试验分析。提供了大量试验数据,通过试验数据比较分析虚拟目标校相与远场校相的相同点,就使用近场虚拟目标进行校相的方法进行研究。试验结果表明该方法稳定可靠,满足测控任务海上校相要求。

电磁泄漏场的性质和影响

电器电子设备(广播通信设备、家用电器、电子计算机、电子测量仪器、加热设备、医疗设备等)不通过正常途径(电缆、波导输出口)而逸出电磁能量的现象,称为电磁泄漏.电磁泄漏场的频率分布极宽,从超低频(ELF)到毫米波.它可能干扰正常的通信、导航,甚至危害人体健康.因此,必须重视对电磁泄漏场的规律和影响的研究.

雷达散射计的近场绝对校准技术

在推导散射计绝对校准公式的基础上，分析了远区条件对于雷达散射计绝对校准的意义，通过引入有效雷达散射截面的概念，将入射波前球面弯曲和波束限制引起照射不均匀以及接收天线增益的变化等效为目标雷达散射截面的变化，通过修正使近、远场的绝对校准公式得以统一，给出相应的绝对校准方法。实际的绝对校准结果证明了方法的有效性。文中还给出了关于雷达校准器选择和瞄准精度要求的初步讨论。

时域近场测试中的采样面截断误差分析与修正

采样面截断误差是影响近场测试结果的一个很重要的因素。本文结合频域近场测量中对采样面截断误差的分析结果 ,根据时域近场测量的时域近场特性 ,借助 PSTD算法和 PML技术 ,提出一种修正时域近场测量采样面截断误差的新方法 ,数值例子验证了方法的有效性。

瞬态激励下圆盘轴向电磁能量的流动规律

本文给出了在瞬态均匀电流分布激励下,圆盘轴线上能量衰减的精确解。当激励波形选为矩形脉冲,且τ<a/c时,在靠近源的区域内存在一个能量上升阶段,在达到最大值之后能量开始慢衰减,到无穷远处时即成为球面波衰减;无衰减区域是不存在的;能量上升阶段的范围决定于天线的尺寸以及脉冲的宽度。文中还给出了单频信号激励下,轴线附近的功率流线管。单频解表明:在靠近源的区域内存在一振荡区域,其幅度呈上升趋势,与Silver在1949年得出的结论不同。最后对时域能量上升段进行了解释,并对电磁导弹的一些问题进行了讨论。

基于Gerchberg-Papoulis算法的平面近场截断误差修正方法研究

在平面近场天线测量中,有限扫描面截断是影响测量精度的主要误差源之一,找到解决截断误差的方法是天线测量的研究重点之一.文中将平面近场天线测量中由有限区域内的场求平面波谱的过程抽象为带限函数外推的数学模型,从实际测量中的近远场变换理论出发,论证了GP(Gerchberg-Papoulis)算法应用在平面近场测量中在理论上是切实可行的.将GP算法应用在平面近场天线测量中,并分析了不同迭代次数算法的修正情况.结果表明,随着算法迭代次数的增多,可信角域外计算方向图与理论方向图差别明显减小.因此,本文的方法能够明显减小平面近场测量中截断误差的影响.除此以外,还分析了误差对算法收敛性的影响,结果表明,误差对算法修正效果影响较大.

脉冲雷达天线近场的准时域测量方法

提出一种采用准时域测试原理进行脉冲调制雷达天线近场测量的方法。分析雷达天线近场的脉冲特点,着重介绍准时域测试原理,给出测试装置设计方案和测试结果。测试数据表明该方法对脉冲雷达天线近场测量的适应性。

震源机制类型对近场峰值加速度(PGA)分布的影响——以唐山和汶川震区为例

利用首都圈强震台网比较密集的数字地震记录,研究2003年4月发生在唐山震区的2次4级地震。利用布设在四川、甘肃、陕西的强震台网和临时强震台网的资料,研究2008年7月和8月发生在四川汶川的2次6级地震。得到正断层和走向滑动断层、逆冲断层和走向滑动断层的地震近场PGA分布的差异。结果表明,这种差异是显著的。不仅大震的PGA近场分布复杂,中小地震也是如此。经频谱分析发现,这种影响出现差异的地震波频率较低,城市化的建筑向高层大型发展,其自振周期相应较长。近直立走向滑动地震的PGA高值区沿断层对称分布,而正断层和逆断层则集中在断层上盘,这对于破坏性地震应急救援中力量、物资的投入有借鉴意义。

白龙江1号特大桥近场区构造分析

对新建铁路兰渝线白龙江1号特大桥工程近场区各主要断裂从断裂要素、性质、地表活动印迹和活动性鉴定结果等方面进行了分析,结合新构造运动特征、近场区地震活动特征,对工程场地地震条件进行了综合评价,以明确场区构造。

近场高烈度区高层框筒结构组合隔震设计与分析

针对高烈度近场地震区的高层框架-核心筒结构,提出了橡胶隔震支座和弹性滑板支座的组合隔震设计思路。采用时程分析方法对比计算了结构采用传统抗震与隔震技术在地震作用下的层剪力、层间位移角、楼层加速度、支座应力和地震能量耗散情况。研究结果表明:多遇地震下,组合隔震结构楼层位移与加速度的衰减幅值达54%和60%;罕遇地震下支座的拉应力和位移都控制在规范限值内,橡胶隔震支座和弹性滑板支座的滞回曲线均饱满,从滞回曲线可得知两种支座同时进入屈服,表明在该组合隔震设计中,两种支座具有良好的协同工作性,验证了该组合隔震设计的合理性。

超大规模MIMO信道测量建模研究综述

超大规模多天线技术(Extra-large Scale Massive Multiple-Input Multiple-Output,XL-MIMO),是5G大规模MIMO进一步向更高空间维度的扩展和延伸。随天线数目大幅增加,XL-MIMO部署呈现超大孔径阵列等新形态;其传播信道在5G大规模MIMO信道模型近场传播、空间非平稳等特性基础上,进一步呈现出用户可视区域不同等新特点,因此,需要新的模型架构对其进行描述。基于此,对文献中XL-MIMO相关的信道测量、特征分析与建模方法进行综述。从传统无线信道模型出发,对有限维MIMO、大规模MIMO、XL-MIMO共同的信道建模理论与手段、随阵列尺寸增加所表现出的信道新特性以及新特性所催生的新模型架构进行了详细阐述,对XL-MIMO信道特性下出现的挑战与机遇进行了展望,以期为未来超大规模MIMO传输设计提供重要参考。

移动通信基站电磁辐射近场特性分析

由于天线近场辐射特性较为复杂,目前国内尚无统一的电磁环境辐射测试及评价标准。文章研究移动通信基站的电磁辐射安全问题,分析天线近场区电磁辐射功率随着相对天线的距离和角度的改变而变化的规律。研究结果表明,无论是在垂直面还是在水平面,只要测量位置在天线方向图主波束的半功率波束宽度内,天线辐射场功率密度值始终存在远场公式计算值大于近场辐射仿真值,因此可以用远场计算值保守估计实际天线的近场辐射功率密度值。研究结果可为电磁防护距离提供理论依据。