一种太赫兹可重构超表面设计方法

太赫兹是第六代无线通信系统的核心技术之一,而可重构超表面技术作为太赫兹感通一体的难点问题,对其进行研究具有重大的意义和价值。本文提出了一种基于肖特基二极管的1 bit相位可重构超表面,通过控制肖特基二极管的偏置电压可以控制超表面单元在‘0’和‘1’两种工作状态间切换,可重构超表面单元在203GHz～230GHz的频段内实现了在‘0’,‘1’两种状态下反射幅度均大于-1dB,反射相位有180°±20°的变化,基于对单元进行组阵仿真试验,通过合理的设计阵面上单元的工作状态,可以实现波束扫描功能。本文所提出的方法为太赫兹可重构超表面的研究提供了一种新思路,在未来6G太赫兹通信等领域有重要的应用价值。     

八单元圆形顺序旋转阵列的宽带双圆极化馈电网络

针对八单元圆形顺序旋转阵列天线馈电网络结构复杂的问题，文章设计了一种宽带双圆极化馈电网络。首先，根据八单元圆形顺序旋转阵列天线的空间结构特点，分析了阵列馈电网络的幅度和相位关系；其次，分别设计了3dB分支线耦合器、威尔金森功分器、微带平面巴伦和移相器；最后，通过不断优化设计，构建了宽带双圆极化馈电网络。该网络由2个3dB分支线耦合器、2个威尔金森功分器、4个微带平面巴伦、2个45°移相器、2个90°移相器和1个180°移相器组成。测试结果表明：该网络在8.78GHz~11.12GHz的频带内，端口电压驻波小于1.72。8个输出端口的幅度起伏在 2.1dB以内，相位起伏在±7.8°以内。该馈电网络具备左旋和右旋圆极化馈电端口，具有频带宽、幅相特性良好和制作成本低等优点，完全满足八单元顺序旋转阵列天线馈电网络的要求。     

高速传输图像压缩系统设计与实现

介绍一种高速传输图像压缩系统的设计和硬件实现方案。编码方法用一种改进的 SPIHT压缩编码算法 ,基于一片十万门 FPGA实现压缩核心算法的硬件。该系统目前已经实现了对帧尺寸为 1 2 8× 1 2 8,8bpp,帧频为 1 0 0 f/s的连续图像进行高速实时压缩 ,若作优化还可达到更高的帧频 ( >1 5 0 f/s)     

面向低轨卫星的双圆极化宽带宽角扫描阵列研究

随着卫星通信技术的日益成熟,相控阵天线被广泛应用于低轨卫星系统,提出了一种面向低轨卫星通信的新型双圆极化宽带宽角扫描阵列天线。阵列天线单元采用一种金属栅格加载的对称阵子,其工作宽带为17GHz~21GHz,相对带宽超过21%,同时金属栅格加载方法可有效展宽对称阵子波束宽度,从而在工作频段内使E面和H面波束宽度均超过140°。通过上述宽带宽波束对称阵子作为阵列天线单元,形成8×8的64单元阵面。然后,阵列天线单元经过旋转组阵,实现了双圆极化特性。由于天线单元具有宽带、宽波束性能,有效拓展了阵列波束扫描角度,即在不同旋向下,均能实现二维±60°的波束扫描。阵列在低频17GHz工作时,法向波束增益为18.2dB,当扫描离轴角为60°时,增益下降2.8dB,轴比小于2dB。在高频21GHz时,法向增益为19.6dB,当扫描离轴角为60°时,增益下降3.7dB,轴比小于3dB,具备良好的宽带宽角覆盖性能,从而在低轨卫星通信中具有广阔的应用前景。     

基于双谐振棋盘式超表面的宽带RCS缩减技术

为实现宽频带的雷达散射截面（RCS）缩减效果，提出一种基于棋盘式超表面的RCS缩减技术，可达到宽带RCS缩减且极化不敏感的效果。介绍了提高RCS缩减带宽的原则，设计了X波段的棋盘式超表面，通过电磁散射对消技术，电磁波经超表面反射后分散向不同的方向，实现了异常反射从而降低RCS。与普通棋盘式超表面不同，为了克服一般超表面都有的相位收敛问题，提出了双谐振棋盘式超表面，即用两种谐振频率不同的结构组成双谐振单元结构，使单元具有均匀相位差的频段得以拓宽，从而扩展了超表面的缩减带宽，实现了10 dB缩减带宽达到8 GHz~14.5 GHz且极化不敏感的效果，通过仿真证明双谐振棋盘式超表面可以实现宽频率范围的RCS缩减效果，且极化不敏感。     

短帧长Turbo编译码的FPGA实现研究

对深空通信中短帧长信息的Turbo编译码FPGA实现进行了研究。设计了Turbo编译码方法,编码由两个分量编码器并行级联组成,选择递归系统卷积码,编码采用特殊行列交织器;译码由两个独立的软输入软输出译码器串行联级联组成,采用近似Log-Map算法。给出了Turbo编译码的现场可编程逻辑阵列(FPGA)实现,给出了Turbo编译码单元的接口和顶层接口时序,以及Map译码单元流程。仿真结果表明:对帧长小于500b、码率为1/2的Turbo编译码器的FPGA实现了编码数据实时输出,译码延时0.45ms,满足输入数据速率要求。实测结果验证了仿真结果与理论性能相符。     

用于微波无线能量传输的无衍射电磁超表面设计

微波无线能量传输作为一种远距离能量传输技术受到广泛关注,但是电场随着距离增加会快速衰减。为了减缓电场衰减趋势,提高接收端功率,文章推导出了用于产生无衍射波束的相位计算表达式。另外,设计了一款相位覆盖360°,传输系数优于-3dB的相位控制单元,并利用该单元设计了一个口径为500mm的超表面。仿真和实测数据显示,在加载电磁超表面后,电场明显增强,能量更加集中。微波无线传输实验结果表明,在发射总功率为36dBm时,相较于无电磁超表面情况下,接收端接收的能量最大可以提升9倍之多,证明了设计出的电磁超表面助于提高微波传能系统的传输效率。     

基于可重构寄生阵列的封闭空间微波能量传输

针对航天器内部空间等封闭环境下电磁波的多径传播特性和阵列天线单元间的耦合效应,本文研究采用寄生阵列,通过控制寄生阵列单元负载的电抗实现高效率微波无线能量传输的方法。通过多端口微波网络建模,分析了寄生阵列天线方案相较于传统相控阵天线方案的能量传输性能和效率最大化机理。设计实现了基于射频开关切换的可调反射负载,并在此基础上形成了寄生阵列反射负载自动控制系统和传输效率优化程序。基于该系统和程序,在1m 边长立方体的金属边界封闭空间实验环境下,测试了不同单元数可重构寄生阵列无线能量传输的性能和快速优化方法。测量结果表明增加寄生天线单元数目能够显著提高能量传输效率,从而提供了可重构寄生阵列传能技术实用化的一种有效途径。     

任意极化波导缝隙天线

设计一种可以辐射任意线极化波的波导缝隙天线单元。在脊波导的基础上进行设计。结构紧凑、馈电方便。多个同种极化状态的缝隙单元组成线阵之后,如果将拥有一种任意线极化状态(如+45°线极化)的线阵和拥有另一种任意线极化状态(如-45°线极化)的线阵交错排列组成二维阵列,再借助适当的馈电网络,就可以实现任意极化,且两个任意线极化信号的频率可以相同也可以不同。     

星载高增益毫米波SAR相控天线阵设计

介绍了一种高增益、高效率的星载毫米波合成孔径雷达(SAR)有源相控天线阵的设计。天线单元采用了窄边开缝的波导缝隙天线，辐射缝隙与波导宽边垂直，天线具有效率高、匹配良好的特点。在方位向，波导缝隙天线组成直线阵，直线阵内采用折叠的波导功分器降低了直线阵的剖面高度。在距离向，波导缝隙直线阵紧密排布，形成一维相扫阵列。定标网络及馈电网络均采用波导形式并集成于天线阵列背面，其中，定标网络通过定向耦合器改善了定标通道的一致性及带内起伏特性，馈电网络通过魔T结构改善各有源通道间的隔离度。以距离向84个直线阵为一个子阵列，最终设计的天线全阵在方位向共包含8个子阵列，总体尺寸是595.8λ0×56λ0(λ0是中心频率在自由空间中的波长)。实测天线带内最高增益为54.37 dBi，辐射效率65.2%。天线阵列具有高增益、高效率的优点，同时结构简洁紧凑，适用于星载毫米波SAR系统。     

非谐振单元加载的宽带超表面透镜天线设计

传统标准增益喇叭天线测试系统在测试物体的电磁特性时,由于要满足入射波为平面波的要求,通常要满足天线的远场条件,这样在测试过程中会产生绕射等现象,影响测试结果.通过在天线波导口处加载相位补偿的非谐振超表面单元可以改变电磁波的传播方向,使其在近场处也可以产生近似平面波的效果,可解决在测试过程中绕射等现象导致的测试结果不准确...     

面向卫星通信系统的低成本超表面相控阵技术

低轨通信卫星系统因其传输延迟小、通信容量大、发射运营成本低等优势,受到了国内外的广泛关注。然而,低轨通信卫星技术的发展对星载天线系统提出了挑战。为提高卫星星座的通信容量以及实现对用户的跟踪覆盖,波束扫描、波束可重构及多波束覆盖不可或缺。在低成本建设运营的背景下,迫切地需要一种低成本的天线系统方案。作为一种低成本新型相控阵技术,综述了超表面相控阵天线技术及其在波束调控中的应用。首先对超表面天线波束形成的方法进行了简单的研究,之后介绍了超表面电磁调控的机理以及实现可重构的手段,最后介绍了超表面相控阵天线在波束形成、波束扫描、多波束产生中的应用。该技术相较于传统相控阵技术,大幅降低了成本,且在电磁波极化、频率调控中展现出巨大的灵活性。通过对该技术的综述,展望了超表面相控阵在低轨通信卫星中的应用。     

有源电磁超构表面应用综述

电磁超构表面具有卓越的电磁波人工控制能力,可应用于透射、反射、衍射等多种情况,因此,超构表面在基础光学和电磁调控领域中的具有巨大的应用潜力及前景。将有源元件引入电磁超构表面是开发下一代平面光学组件和电磁器件的关键步骤。在过去的几年里,许多研究者尝试开发基于各种新型活性材料和可调谐机制的超构表面器件,使之具有动态调控功能的光学特性（如振幅、相位、偏振、空间、时间响应）及器件功能（如光束转向、动态聚焦、可调谐滤波器、动态全息图等）。这些有源超构表面在实际应用中显示出巨大的前景,但仍存在重大挑战。本文主要讨论了基于有源电磁超构表面的若干潜在应用、新兴技术和研究方向。     

气针式穴盘播种机播种装置的研究

介绍了气针式穴盘播种机播种装置的结构和工作原理,对播种装置的振动系统及吸种过程进行了分析与仿真。为提高播种精度和工作效率,振动机构中采用激振器使种子保持规律运动状态;设计一种多排气针式摆动排种机构,由连杆组合机构实现排种气针摆动,并实现不同穴距的种子播种。     

六自由度振动台台体结构优化设计研究

在应用六自由度振动台进行高频振动测试试验时,若台体结构被激发产生共振,则会影响测试结果的准确性。为保证台体的共振频率在工作频带之外,同时使台体重量更轻,文章提出基于二级多点逼近算法的六自由度振动台台体结构优化方法。首先建立台体结构的有限元模型,并根据实际应用工况确定台体连接面法向位移约束的边界条件,以壳、梁单元的截面尺寸和外形半径大小为设计变量,建立以台体结构一阶固有频率和静强度为约束、质量最小为目标的模型。然后,利用二级多点逼近算法对模型进行尺寸优化,并以人机交互的方式实现外形半径的优化,得到满足约束条件的优化解。最后依据优化结果设计与制造出台体结构,并完成台体样机。该台体结构实现了轻量化设计要求并应用于振动试验,验证了该结构优化方法的有效性。     

等离子体电弧激励器特性及减阻的仿真研究

设计了一种用于高超声速流动控制的等离子体直流电弧激励器,运用多物理场有限元方法对激励器的工作特性进行了数值模拟,得到了激励器准确热源分布和不同工况下电势、温度等的分布情况。其中,表面电弧激励器在电流7 A、阴阳极距离3.5 mm时在阴极表面最高能得到2.690 5×10~(10) W/m~3的热源值。运用有限体积方法对激励器的斜坡减阻效果进行了数值模拟,得到马赫数为7时总阻力系数最多减小32%的结论。     

一种分形DGS单元结构设计及其在微带电路中的应用

文章设计出了一种新型的DGS单元——Minkowski分形哑铃DGS单元，并将其应用于微带电路的设计中。利用HFSS软件对相关电路模型进行仿真，结果表明，具有相同尺寸的一阶分形单元电路（缺口深度P=2／3）与普通的哑铃形DGS单元电路比较，谐振频率降低了1．1GHz。利用此分形单元设计电路，可以达到电路小型化的效果。