一种面向卫星应用的新型存储器和FPGA设计与实现

可靠性对在轨卫星的安全意义重大。由于空间环境辐射和单粒子效应,卫星系统多次发生在轨异常,对在轨卫星系统工作的连续性、稳定性和安全性造成了严重影响。文章针对卫星在轨空间环境和单粒子问题,提出一种基于铁电材料的高可靠、抗辐射的CPU和FPGA解决方案。一方面,设计了和通用接口兼容的新型铁电存储器,其抗辐射总剂量大于10000Krads（Si）,对单粒子效应几乎具有完全的免疫能力;另一方面,设计了基于铁电编程单元的新型FPGA,该FPGA不需要外部PROM,具有很好的经济性和应用前景。     

新型天线技术研究进展

根据最新研究情况,论述了新型天线技术的发展现状。液体天线用离子液体或液态金属等构成天线,构造灵活,使用场合广泛;铁电材料通过可调的高介电常数特性获得辐射特性可变的天线;而薄膜天线依托柔性材料技术的进步,易于制作轻质复杂的天线,适用于航空航天领域;集成化的桅杆天线是提高舰船整个平台性能的主要途径之一,有的技术已用在新建造的舰船上;异向介质和超材料透镜天线,具有体积小、增益高的特点,特别适用于情报侦察领域。     

基于GO法的Nd：YAG侧面泵浦激光器可靠性分析

本文报道了基于GO（Goad Oriented）法的Nd∶YAG侧面泵浦激光器可靠性分析，建立了Nd∶YAG侧面泵浦激光器的GO图模型，定性分析了Nd∶YAG侧面泵浦激光器的薄弱环节，定量计算了激光头中各薄弱环节的可靠性结果，包括等效故障率λ_R、等效维修率μ_R、平均无故障工作时间（MTBF）等；并定量计算了KTP晶体故障率的改善对Nd∶YAG侧面泵浦激光器可靠性提高的影响。本文中建立的GO图模型可为Nd∶YAG侧面泵浦激光的优化及可靠性评价提供理论依据。     

S波段四位数字移相器

本文在ε_r=9.6、厚度为1mm的微波复合介质基片上研制了为S波段相控阵天线单元而配套的四位数字移相器。文中用微波网络理论和计算机优化设计方法设计了22.5°、45°、90°等负载线移相器,用具有宽频带性能的级连型O/π调制器实现180°相移。该器件通过控制移相器的直流偏压,可以22.5°为步进实现十六位相移,且具有集成化、微带化、体积小、性能优良等特点。     

基于时变散射特征与CNN的双极化SAR作物分类

作物类型分类是极化合成孔径雷达(PolSAR)图像中最重要的应用之一。然而，由于成本和系统限制，越来越多的双极化SAR系统已经投入使用。由于双极化模式的限制，双极化SAR数据集存在严重的贴现特性，使得双极化SAR图像难以获得令人满意的分类精度，因此有必要提取更适合于双极化SAR数据集的散射特征。基于H/α分解的基本理论，引入了一个新的参数来测量农作物的时变散射特性，并针对双极化SAR图像提出了时变散射特征驱动的卷积神经网络(CNN)。实验结果表明:提出的CNN分类方法达到了最高的分类精度。与不同的特征组合输入相比，提出的新参数能稳定地提高分类器的分类性能，H、α、θ和强度特征的组合也能达到最佳的分类性能。     

铁电阴极用于小功率电推力器

分析了当前小功率电推力器对零流动无推进剂阴极的需求现状。提出铁电阴极用于小功率电推进中和器的可能性。研究了厚度为0．5mm的PLZT（锆钛镧酸铅）铁电陶瓷在低电压（1．0～1．2kV）条件下的电子发射性能。实验采用脉宽为1μs的单极性正高压脉冲作为激励源。在收集极获得了脉宽为320ns～3000ns,最高峰值为34A的发射电流。在10^-4乇的真空环境中得到了非常可靠的电子发射。     

一种基于频移补偿的apFFT相位估计改进方法及应用

全相位快速傅里叶变换（all phase Fast Fourier Transform,apFFT)相位一致性特点使正弦信号相位估计不受频率估计影响,但由于频谱泄露和栅栏效应,apFFT相位估计性能受信号频率位置影响。针对该问题,提出了一种基于高精度频率估计和补偿的apFFT相位估计方法。首先,对信号进行高精度频率估计,并以此对信号进行频移补偿,然后对补偿信号进行apFFT,最后求解信号相位。蒙特卡洛仿真结果表明：所提算法的相位估计性能不受信号频率位置影响,相位估计误差性能与理论值一致,受两参数克拉美罗界（CRLB₂）约束,约为1.158 2倍的CRLB₂;相位估计性能和抗噪声能力明显优于经典apFFT算法和其他对比算法。更进一步,利用我国首次火星探测器TW-1（天问一号）近火捕获段干涉测量数据进行算法验证,结果表明：相位估计精度约4 mrad,干涉测量时延估计精度约50 ps。     

小型SAR卫星用双高特性锂离子电池技术

小型合成孔径雷达(SAR)卫星对储能电池系统提出了轻量化、大功率的要求,现有的SAR卫星用电池难以满足需求,急需开发高能量高功率的锂离子电池。采用兼具容量和功率性能的镍钴铝酸锂(LiNixCoyMnzO2, NCA)作为正极活性材料,高容量中间相炭微球(MCMB)作为负极活性材料,显著提升了电池体系的容量和比能量。通过设计极片的活性物质载量和电解液用量,保证了电池功率性能(≥10 C)的发挥;通过加大电极片面积和极柱尺寸,控制了大倍率放电时电池温升。研制了兼顾高比能和高功率的锂离子电池单体,额定容量20 Ah,1 C放电比能量达到180 Wh.kg^-1,且10 C放电容量相较1 C保持率96.24%,15 C下持续放电比功率超过2 000 W.kg^-1,可以满足下一代轻小型SAR卫星能源供电需求。     

基于背景扣除的弱吸收信息精确提取方法研究

随着半导体器件的快速发展，基于分子振-转吸收光谱的研究日益深入，以可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy， TDLAS）为代表的检测技术取得巨大进步，应用领域进一步扩大，已有超过一千类仪器应用于连续监测以及过程控制，每年出售的气体检测仪器占据了红外气体传感检测仪器总数的5%以上，已实现不同领域组分浓度、温度、压力等参数的高精度探测。本文针对仪器开发领域目标吸收信息被完全覆盖的复杂应用环境，利用调制技术将吸收信息转移到高频部分，经过分通道背景扣除和谐波信号归一化处理提取吸收信息。以测量含硫天然气中微量H₂S为例，天然气中CH₄含量超过90%，目标组分H₂S的吸收信息被完全覆盖，将吸收信息转移到1 kHz频率，得到的谐波信号峰值与H₂S浓度呈正相关，线性参数达到0.999 9，实现了弱吸收信号的有效提取，从方法上验证了提取弱吸收信号的有效性，进一步扩展了光学气体传感的应用领域，为仪器开发提供技术保障。     

基于最佳检测的雷达发射-接收极化联合优化方法

基于最佳检测准则,提出了一种新的雷达发射-接收极化联合优化方法。首先,建立了全极化雷达目标回波模型,设计了基于纽曼-皮尔逊(Neyman-Pearson)准则的雷达目标全极化检测算法,推导分析了检测性能;其次,提出了雷达发射-接收极化的联合优化方法,提高了雷达目标的检测性能;最后,仿真试验结果表明,本算法能够显著提高雷达目标的检测性能。     

用数控移相器实现对脉冲多普勒雷达的干扰

讨论了利用数控移相器实现对脉冲多普勒雷达的噪声调相干扰和速度欺骗干扰的方法,并进行了相应的仿真和分析。     

随机馈相法对相控阵天线增益和指向精度的影响

分别以2位和3位数字移相器为例,研究了四舍五入法、适当随机量化法和预加相位法等3种随机馈相法,对均匀微带直线阵列的增益方向图和波束指向精度的影响,研究证明相对于四舍五入馈相方法,适当随机量化法和预加相位法能够极大地提高波束指向精度,但是在移相器位数较少的情况下增益会有少许损失。研究结果可为大型相控阵天线的设计提供参考。     

圆顶相控阵的初步设计

文章介络了圆顶阵的概念、实现宽角扫描的原理;利用几何光学法分析了圆弧阵的口径场幅度、固定移相器的相移;同时,给出了圆顶单元的几种设计方法。最后,对文中推导出的重要公式进行了验证,并从中找到适合工程实现的设计参数：结果表明,几何光学法是分析圆顶相控阵极其有效的方法,圆波导是圆顶单元比较好的选择,圆顶相控阵在实现宽角扫描方面具有成熟的理论依据。     

飞行器高热流密度长时间测试方法

为实现对飞行器高热流密度热流的长时间测量,文章提出了一种以与高导热金属蜂窝材料复合的相变材料作为热沉的热流计,利用相变材料的潜热持续吸收热流计所接收的热量,可以对1 MW·m-2的热流密度持续测量2000 s以上。利用显热容数值方法建立了高热流密度长时间持续测量的分析模型,研究了热沉相变材料的热导率、相变温度、相变潜热等物性参数对测量方案的影响。研究结果表明,应选取热导率较大、相变温度较低且高于初始环境温度,以及相变潜热较大的相变材料作为长时间高热流密度测量的热沉材料。     

一种新型MEMS移相器设计

建立Ka波段分布式MEMS移相器的等效电路,设计基于此模型的分布式MEMS移相器,并对其反射损耗与插入损耗进行优化。仿真结果表明,该模型在4GHz工作带宽内反射损耗小于-15dB,在10GHz带宽内插入损耗大于-2dB,单桥相移达到35°。     

基于连接点的机载双天线InSAR系统相位偏置估计算法

针对在茂密森林或沙漠地区部署地面控制点(GCP)对其进行测量非常困难的问题,提出了一种基于连接点的机载双天线InSAR系统相位偏置估计新算法。基于InSAR原理建立地面高程反演的几何表达式,并根据重叠区域里的连接点高程在两次干涉测高过程中不变的特性建立相位偏置间的线性关系,在用最小二乘法求解相位偏置时,通过对不同的连接点进行加权,使估计出的相位偏置更加准确。对X波段机载双天线InSAR系统获得的实际数据进行处理,结果表明:与传统的算法相比,该算法无需GCP,具有更低的成本和更高的效率,且产生的数字高程模型(DEM)具有相似的精度。     

数字上变频器

介绍一种先进的数字上变频器的设计原理和实现方法 ,并讨论用数字信号处理的方法实现单边带调制 ,以及直接序列频率合成器 (DDS)和数字正交移相网络的设计方法。其中数字正交移相网络的研制成功 ,是对希尔伯特变换器在工程实际应用中的一次有益尝试。     

基于有源编码转发器的SAR辐射定标精度研究

在基于移相器的有源编码转发器设计方案基础上,重点对由移相器精度导致的方位信号编码误差进行了深入研究.提出了方位信号最大频率偏移误差的成对回波计算方法,确定了SAR辐射定标精度和移相器精度二者之间的关系.在不同成对回波信杂比条件下,进行了SAR有源编码转发信号的辐射定标成像处理和辐射定标精度测量的仿真实验,得到了有源编码转发器中移相器精度与SAR辐射定标精度间的定量关系.     

一种基于移相插值方法的相控阵列天线波束形成网络

文章提出了一种移相插值网络方法,可以有效降低大型相控阵列天线馈电网络的复杂性;然后基于该方法设计了一种相控阵列天线的波束形成网络;最后对13单元的一维线性阵列和19单元的面阵进行了仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。