基于数据传输特性的卫星广播通道参数优化方法与应用

中国气象局卫星广播系统(CMACast)是全球对地观测广播系统(GEONETCast)框架下三大对地广播系统之一,在世界气象组织信息系统(WIS)和综合卫星数据分发服务系统(IGDDS)框架下,承担亚太地区气象数据广播分发的职责。随着气象业务的发展,广播系统数据量由180 GB/天增长至460 GB/天,在广播带宽资源有限而广播数据种类和大小各异的情况下,系统管理员越来越难以通过经验对广播通道参数调整以保持广播系统播发效率,造成部分通道数据播发时效下降严重,不能满足业务时效要求。通过对不同气象数据传输特性的定量分析,获得各类数据的精细化数据传输样本,在此基础上对各类数据广播通道参数进行科学、定量的计算和优化,使数据播发时效明显提升,应用到实际广播业务中效果明显。

部分相干光在大气湍流中传输特性的研究进展

光波在大气中传播时,由于大气折射率的变化,导致光强闪烁、光束扩展和光斑漂移等湍流效应,严重影响激光通信、跟踪和成像系统的性能。部分相干光受湍流影响更小,因此其传输特性成为近年来的研究热点。本文总结了国内外部分相干光在大气湍流中的传输特性研究进展,同时介绍了西安理工大学在该领域的研究工作,主要包括光强分布、光束扩展、光束漂移、光强闪烁、到达角起伏和偏振以及散斑特性等,最后对该领域的发展方向进行了展望。

基于等效阻抗的分数阶RLC_(α)串联谐振BD-WPT系统传输特性分析

针对谐振式无线电能传输系统中分数阶电感、电容元件的仿真实现困难的问题,采用等效阻抗实现分数阶电容的等效.基于分数阶电容的阻抗特性,给出了一种分数阶RLC_(α)串联谐振双向无线电能传输(bidirectional wireless power transfer,BD-WPT)系统结构,通过建立含分数阶电容的串联谐振式双向无线电能传输系统的电路模型,推导了其传输功率和效率关系.仿真实验结果表明,与整数阶串联谐振系统相比,系统的输出功率提升了7.82%,传输效率提升了0.58个百分点.

径向偏振高阶贝塞尔-高斯涡旋光束在海洋湍流中的传输特性

采用分步相位屏的方法,研究了径向偏振高阶贝塞尔-高斯涡旋光束在海洋湍流中的光强特性和闪烁特性.研究发现,径向偏振高阶贝塞尔-高斯涡旋光束传输一段距离后,其中心区域光强受自身特性的影响;对于不同强度的海洋湍流,随着均方温度耗散率的增大,光束所对应的轴上区域的闪烁因子也越大.相较于线偏振光束和径向偏振光束,径向偏振高阶贝塞尔-高斯涡旋光束在海洋湍流中的传输受湍流的影响较小.研究还发现,传输一段距离后,径向偏振高阶贝塞尔-高斯涡旋光束(n≥1)的拓扑荷数越高,光束所对应的闪烁因子越小.另外,相对于径向偏振高阶贝塞尔-高斯涡旋光束(n≥1),拓扑荷数n=0的径向偏振零阶贝塞尔-高斯涡旋光束具有较低的闪烁因子.

基于分数涡旋光束的偏振奇点传输特性研究

为了研究基于分数涡旋光束的偏振奇点在自由空间的动态传输特性,采用数值模拟的方法,进行了理论分析和数据仿真,得到基于分数圆艾里涡旋光束的偏振奇点在自由空间传输时拓扑结构的演变。结果表明,无论在初始平面内是否含有圆偏振奇点,基于分数圆艾里涡旋光束的偏振奇点的自聚焦特性都会在传播过程中影响光场的拓扑结构,使得光场在传输之初并不包含圆偏振奇异点,但是在经过其自聚焦距离传输之后,光场中将会出现若干个圆偏振奇点;与基于整数圆艾里涡旋光束的偏振奇点相比,两者均具有奇异拓扑结构的自恢复特性,而基于分数的涡旋光束会给恢复后的光场中带来更多的圆偏振奇点。该工作将加深对偏振奇点传输特性的理解,为其应用提供理论基础,并拓宽圆艾里光束的应用范围。

单元间距对Helmholtz共振器阵列声传输特性的影响规律

随着对局域共振声学超材料研究的深入,关于Helmholtz共振器(HelmholtzResonator,HR)阵列声传输特性的研究越来越多。HR单元间距是HR阵列的重要参数之一,但关于其对声传输特性具体影响规律的理论分析却较为少见。在声传输线理论的基础上,通过对于等效阻抗简化计算的推导,开展HR单元间距对声传输特性影响规律的理论分析。结果表明,由不同和相同共振频率构成的两类HR阵列的声传输特性受HR单元间距影响的规律并不一致,前者的声传输特性会随单元间距变化出现较大波动,总体呈半波长周期变化,而后者的声传输特性随单元间距变化的波动范围很小。相关的研究结论完善HR阵列设计的理论依据,对由HR构成的声学超材料应用具有较好的参考价值。

套管-钻杆窄间隙环形空间电磁波传输特性

在气体钻井时,基于电磁波的井下信息传输技术有效解决了井下钻井参数的实时传输问题。但目前关于环境因素对窄间隙环形空间内电磁波传输影响规律的研究相对较少。为进一步研究套管—钻杆窄间隙环空电磁波传输特性,进而明确影响电磁波强度衰减速率的关键因素,基于电磁场与电磁波传输理论,采用有限元数值模拟方法,建立了套管—钻杆窄间隙环形空间模型,然后以电磁波强度为评价指标,对电磁波在环形空间截面的分布以及随传输距离的衰减规律进行深入研究,分析了钻杆偏心度、管材表面粗糙度与电磁响应参数、环空填充介质属性对电磁波强度衰减速率的影响,最后探讨分析了能够有效提升电磁波传输距离的途径。研究结果表明:①电磁波能量随距离增加近似线性衰减,但受多种因素影响可能转变为指数衰减;②钻杆偏心度会直接影响电磁波的能量分布和衰减速率;③管材的表面粗糙度、电导率、相对磁导率以及空气的电导率是影响电磁波传输能量衰减的关键因素。结论认为,该研究成果明确了电磁波在井筒环形空间传输时的衰减规律,为拓宽电磁波传输信道和基于电磁波测控的井下仪器、设备研发提供了理论依据。

部分相干多离轴涡旋矢量光束的传输特性

基于相干与偏振的统一理论,采用傅里叶变换和卷积定理的方法,研究了携带多个离轴涡旋相位的径向偏振矩形对称余弦-高斯关联结构光束的传输特性.结果表明,该光束因其独特的空间相干结构而具有自分裂特性,可以分裂成4束完全相同的子波瓣.更重要的是,多离轴涡旋相位的调制可以作用在每个子波瓣上.当相干度较大时,通过调制光束的离轴涡旋数量N_(0)和光束阶数可以在焦平面处产生具有三角形或正方形等多边形空心光强分布的光斑阵列,并且每个子波瓣上对应的偏振态呈现倒三角形或斜正方形的椭圆分布.当相干度较小时,部分相干光束的空间相干性调控占主导作用,多离轴涡旋相位的调制效果消失,每个子波瓣的光强退化成高斯形式分布,但其偏振态分布仍保持不变,与光束阶数和相干长度无关.此外,当利用障碍物遮挡住其中一个离轴涡旋相位时,光束仍具有一定的自修复能力.然而,若将其中一个离轴涡旋相位完全遮挡住,此时每个子波瓣的强度分布和偏振态分布都遭到破坏,会出现不同程度的“缺口”.

面向头部可穿戴式设备的体表传输特性研究

首先,采用时域有限差分方法建立超宽带(UWB)传输系统;然后,对头部穿戴设备模型中的输入阻抗特性、传输特性以及电场分布进行分析,明确设备间的UWB传输机制;最后,对人体模型进行简化,并对比简化前后模型的路径损耗。结果表明本研究提出的UWB传输系统路径损耗低,传输特性稳定,对面向头部可穿戴设备体表传输技术的发展具有重要意义。

时变信道模型及传输特性分析

基于水声信道的物理特性,对时变信道模型及其传输特性进行研究。在射线声学的理论基础上,结合时变信道的多普勒效应和多尺度多时延特征,通过VirTEX算法模拟出平静海面以及正弦起伏海面条件下的时变水声信道。通过发射信号和经过信道传输后,接收信号对信道的传输特性进行分析,即信道具有衰减特性、多径效应以及多普勒效应。

单节扩张抗式消声器声传输特性研究

汽车消声器能降低管道系统内部噪声的传播,对于削弱汽车发动机排气噪声具有优越的效果。利用COMSOL软件建立单节扩张抗式消声器的三维模型,经过验证网格无关性,消除了网格参数对消声器传递损失的影响,运用控制变量原理分别对进出口位置偏移、长度比以及扩张比的参数进行赋值,得到不同的声压以及传递损失云图。研究表明:进出口管位置偏移在频率为0~1800 Hz时的消声能力一致,但当频率为中频1000~3000 Hz时,消声器进出口管位置偏移越大,其消音能力越好;当频率在0~3500 Hz时,随着膨胀腔长度的不断减小,消声器的传递损失曲线向着高频率移动,而传递损失的峰值没有明显变化。

有线通信网络中地面接地系统对信号传输特性的影响

在有线通信网络中,地面接地系统扮演着确保信号稳定传输的关键角色。文章深入剖析了地面接地系统的工作机制与构造框架,研究了该系统对信号传输关键性能指标的影响,如延迟、带宽、失真等。针对地面接地系统,提出一系列升级手段,包括结构改进、材质选择、布局优化策略,以完善接地装置,提高通信网络的运行效率和稳定性,为未来通信领域的进步提供参考。

基于有限元法的SMA射频连接器传输特性优化研究

在同轴连接器中,射频连接器是其中不可或缺的组成部分。随着国内电子产业的快速发展和国外引进设备的增加,需要高精度和小型化的微波同轴器件。近年来,SMA型射频连接器已经发展出了几十种品种和规格。本文通过有限元方法对其进行了研究,总结出了一套经验公式,并对SMA型射频连接器的传输性能进行了简单分析及优化,希望能为相关领域的研究人员提供一些参考。

数字微波通信技术的传输特性及其在高速数据传输中的应用

数字微波通信技术广泛应用于移动通信网络、卫星通信、宽带无线接入及专用通信网等领域,极大地提高数据传输效率和稳定性。通过深入分析,发现数字微波通信技术在这些领域中的应用不仅满足现代社会对高速数据传输的需求,而且为现代通信技术的发展提供有力支持。深入理解数字微波通信技术的特性及其在高速数据传输中的应用,对于推动通信技术的进一步创新和发展具有重要意义。

大气湍流和热晕综合效应下旋转光束的传输特性

旋转光束指的是一类由拓扑荷数不同的涡旋光束经外差干涉产生的,光强、相位或偏振随时间快速旋转的新型光束.旋转光束在大气通道传输时因其光场随时间快速旋转可遍历大气传输路径上的不均匀性,使得大气湍流和热晕等效应引起的相位畸变在旋转方向得到匀滑,从而达到改善光束质量,提升光束质心稳定性的目的.在考虑大气湍流和热晕综合效应的情况下,建立了旋转光束在大气的传输模型,分析了旋转光束如何缓解大气湍流和热晕效应的物理机制.在此基础上,进一步分析了光束旋转频率和子光束功率比值,以及大气湍流和热晕强度等对旋转光束大气传输特性的影响及规律,从而为激光大气工程应用提供参考.

直流分量和谐波分量对电流互感器传输特性影响

电流互感器二次侧电流能否真实反映一次侧电流会受到直流分量以及谐波分量的干扰,影响电能计量公平性以及继电保护装置能否准确动作。首先从理论上阐明了电流互感器的误差影响因素,然后通过仿真与实验分别探究了谐波分量和直流分量对电流互感器比值误差和相角误差影响的程度,为电流互感器在不同工况干扰下的误差提供了参考数据。仿真和实验结果一致表明,由于直流分量可能更多地转化成励磁电流,使得铁心励磁特性变差,从而对误差造成更大的影响,比值误差差影响最高在1%左右;而谐波分量产生的交变磁通可以通过铁心耦合到二次侧,所以谐波分量对误差的影响较小,比值误差影响不超过0.1%。

偏振光在椭球细粒子中多次散射传输特性

为了研究偏振光在椭球细粒子中多次散射的传输特性,建立了以黑碳气溶胶粒子为对象的仿真与实验验证系统。采用T矩阵和蒙特卡罗相结合的方法,对偏振光经随机取向椭球细粒子多次散射后的偏振传输特性进行仿真研究,建立半实物模拟测试平台对仿真方法进行验证,采用延长灵芝孢子燃烧时间的方式制备椭球细粒子,分别由马尔文粒度仪和光功率计测试椭球细粒子的尺寸分布和光学厚度,建立实验与仿真间的联系,验证了仿真结果的正确性。结果表明:随着黑碳椭球细粒子浓度的增加,水平、垂直、+45°线偏光和右旋圆偏光的偏振度都随之下降,且3种线偏振光的保偏性基本一致;随着浓度的增大,圆偏振光的保偏性逐渐优于线偏振光,且两者保偏性差距越来越大,在光学厚度为3.12时达到最大值,当光学厚度大于3.12时,圆偏光和线偏光的偏振度差值趋于稳定。经计算,仿真与实验结果符合度优于70.84%。本研究结果可扩展偏振探测的适用范围,为非球形颗粒物环境下偏振探测研究提供理论支撑。

基于XCT的气体扩散层传输特性孔尺度模拟

为了探究质子交换膜燃料电池气体扩散层中孔隙率对各向异性传输特性的影响,先利用X射线计算机断层扫描(XCT)可视化技术方法对Freudenberg H2315 GDL气体扩散层进行三维微观结构重构,随后利用孔尺度模型分别研究了气体有效扩散率、曲度、有效电导率、有效热导率与孔隙率的关系,利用格子-玻尔兹曼模型研究液态水渗透率在厚度方向和平面内方向与孔隙率的关系,以及液态水饱和度和毛细压强的关系。结果表明:孔隙率对传输特性有显著的影响,Freudenberg H2315 GDL气体扩散层表现出明显的各向同性。

特高压换流变压器局放传输特性仿真研究

变压器内部的局部放电信号微弱且易受电磁干扰,物理试验研究较为困难。为此,本文中笔者以一台±800kV的特高压高端换流变压器为例,基于链式电路模型对局部放电信号在变压器内的传输过程进行仿真计算,分析了特高压换流变压器局放的传输特性。

硅膜厚度对Si/β-FeSi_(2)/Si在宽光谱范围的传输特性影响

分析了β-FeSi_(2)和Si在可见光和近红外(NIR)范围内的复折射率,并设计了由Si和β-FeSi_(2)组成的简单的三层薄膜结构Si/β-FeSi_(2)/Si。顶层硅的厚度是可变的,但中间层β-FeSi_(2)的厚度和底层硅的厚度都是固定的。在可见光和近红外范围内,利用菲涅耳理论和有限元数值分析方法分析了该结构在光垂直入射情况下的光学传输特性,并解释了其物理机制。材料Si在波长0.30~0.37μm范围有巨大的反常色散dn/dλ=30.5μm^(-1),而材料β-FeSi_(2)在波长0.30~1.10μm范围有较大的反常色散dn/dλ=5μm^(-1)。结果表明,这种设计简单的膜层结构可以应用于许多光电器件中,并且反射率和透射率等性能可以通过顶层硅厚度的变化进行灵活调整。当波长在可见光范围和近红外范围内时,该结构的透射率和反射率均有显著差异。