Performance of Cross-Layer Design with Power Allocation in Space-Time Coded MIMO Systems

A cross-layer design（CLD）scheme with combination of power allocation,adaptive modulation（AM）and automatic repeat request（ARQ）is presented for space-time coded MIMO system under imperfect feedback,and the corresponding system performance is investigated in a Rayleigh fading channel.Based on imperfect feedback information,a suboptimal power allocation（PA）scheme is derived to maximize the average spectral efficiency（SE）of the system.The scheme is based on a so-called compressed SNR criterion,and has a closed-form expression for positive power allocation,thus being computationally efficient.Moreover,it can improve SE of the presented CLD.Besides,due to better approximation,it obtains the performance close to the existing optimal approach which requires numerical search.Simulation results show that the proposed CLD with PA can achieve higher SE than the conventional CLD with equal power allocation scheme,and has almost the same performance as CLD with optimal PA.However,it has lower calculation complexity.     

Adaptive Energy Efficient Power Allocation Scheme for DAS with Multiple Receive Antennas

Energy efficiency(EE)of downlink distributed antenna system(DAS)with multiple receive antennas is investigated over composite Rayleigh fading channel that takes the path loss and lognormal shadow fading into account.Our aim is to maximize EE which is defined as the ratio of the transmission rate to the total consumed power under the constraints of the maximum transmit power of each remote antenna.According to the definition of EE,the optimized objective function is formulated with the help of Lagrangian method.By using the Karush-KuhnTucker(KKT)conditions and numerical calculation,considering both the static and dynamic circuit power consumptions,an adaptive energy efficient power allocation(PA)scheme is derived.This scheme is different from the conventional iterative PA schemes based on EE maximization since it can provide closed-form expression of PA coefficients.Moreover,it can obtain the EE performance close to the conventional iterative scheme and exhaustive search method while reducing the computation complexity greatly.Simulation results verify the effectiveness of the proposed scheme.     

相控阵超声检测方案设计关键技术及其在航空航天领域的应用

相控阵超声检测技术是一种多通道超声检测方法,与常规单通道水浸超声检测技术相比,检测方案的制定更加灵活也更加复杂。在针对复杂型面结构进行检测方案设计时,错误的检测方案将可能产生缺陷的误检、漏检等严重问题。为了针对航空航天领域广泛存在的复杂结构试件制定最优的相控阵超声检测方案,本文提出了一套针对复杂型面结构的相控阵超声检测方案设计流程,并对其中涉及的关键技术和应用进行介绍。首先,对流程框架进行总体概述,表明检测方案设计的重要性和必要性;然后针对其中涉及的5项关键理论方法的核心原理及用途进行介绍;最后搭建相控阵超声软硬件平台,实现上述关键理论方法,并用于航空航天典型结构件的检测研究。研究结果表明,所制定方案能够准确检出结构内部的预埋缺陷,满足被测对象的检测要求,并且所提出的检测方案设计流程及采用的关键理论方法有效地提高了检测方案的设计效率,对航空航天等重要领域复杂结构试件的检测应用具有一定的理论指导及应用价值。     

无接触供电系统功率和效率的分析与优化

为解决在无接触供电系统中,传统的互感耦合系数无法提供原副边独立设计,造成系统功率和效率设计困难的问题,提出一种新的能效计算方法。基于新的耦合系数定义,推导了副边串并联补偿功率和效率,实现了磁感应结构能效设计解耦。通过分析副边绕组匝数、品质因数、截面积等磁耦合结构参数与能效的关系,发现了能效与副边匝数无关的特性,并给出了无接触供电系统的原、副边参数设计流程,提出了功率和效率优化原则和方法,达到了优化磁芯结构、提高系统功效的目的。最后,开发了实验样机,通过实验和仿真验证了理论分析的正确性。     

Performance Analysis and Power Allocation for Cooperative SSK System with Receive Correlation in Rayleigh Fading Channel

In this paper,the performance analysis of cooperative space shift keying(SSK)system with dual-hop amplify and forward(AF)in receive-correlated Rayleigh channel is presented. By means of the performance analysis,a closed-form approximate expression of the average bit error rate(BER)is derived for the performance evaluation.With this expression,in a high signal-to-noise-ratio(SNR)region,a tight closed-form asymptotic BER of the system is also derived. It can simplify the calculation of average BER and provide effective evaluation for asymptotic performance. By minimizing this asymptotic BER expression,a suboptimum power allocation(PA) scheme is developed,and the closed-form PA coefficients are obtained. Simulation indicates that the suboptimal PA scheme outperforms the conventional equal PA scheme,and its performance is very close to that of the exhaustive search based optimal PA scheme but with low complexity. Moreover,the system performance under the spatially correlated channel is worse than that in spatially independent channel due to the effect of spatial correlation.     

非正弦网络功率的分析

对于某些谐波频率来说,非线性负载或者是周期性时变负载不应该被认为是吸收能量的,而是作为电源来看待,这种现象可以用它的等效电路来解释。这种等效电路通常是由谐波电源和无源元件组成,这一等效电路产生的功率现象要比线性电路复杂得多。由于这些现象决定了输电效率及功率因数改善的可能性,影响了能量的计算,所以,有必要深入理解这些现象。本文提出的非正弦网络功率的分析方法是将视在功率分解成四个分量:有功功率、分散功率、无功功率、外加视在功率。这四个功率分量与有功电流、分散电流、无功电流三个具有不同物理意义、相互正交的电流分量有关。文章举了一个例子说明了各功率分量、电流分量的计算。     

具有最大功率点跟踪功能的双输入反激DC/DC变换器

采用双输入反激DC/DC变换器实现了太阳能电池和市电两种能源对负载的稳定供电,根据各种太阳能电池的特点,提出了双输入反激DC/DC变换器的控制策略:一方面使太阳能电池工作在最优状态,实现输出最大功率点跟踪,提高太阳能的利用率;另一方面当负载变化以及太阳能电池输出能量不足时可以从市电获取足够的能量以保证输出电压的稳定.最后通过仿真与实验,验证了本方案的可行性.     

Interleaved-Connected Split Planar Resonant Inductor Design in 1 kV SiC LLC Converters

Design method of split planar resonant inductor in 1 kV SiC logical link control(LLC) converter is proposed,which ensures the converter power density of 93.59 W/in~3 and peak efficiency of 95.73%. Split resonant inductor helps to provide symmetrical resonant current by symmetrical impedance,and improves the distortion of resonant current,which ensures the efficiency of the whole converter. An interleaved winding connecting scheme improves the power density of the planar magnets,which contributes to power density improvement. Design method and calculation process of such split planar resonant inductor are provided. To verify the feasibility of the proposed design method,a 1 kV/48 V 6.6 kW,210 k Hz SiC LLC prototype was built,and the experimental results are given.     

改进的圆形超宽带印刷单极子天线

给出一种新型紧凑的带陷超宽带印刷单极子天线,天线由圆形辐射贴片和有限接地平面组成。天线输入端驻波比小于2的带宽覆盖3．38-20GHz频率范围,具有16．62GHz的绝对带宽和142．7％的相对带宽。在整个频带范围内,方向图日面近似全向且对称。仿真与测量结果验证了该天线的优越性,该天线可以方便用于超宽带无线通信领域。     

机载L波段电视发射天线

本文讨论了在满足空气动力特性和电性能条件下,L波段分流激励倒L型天线的分析计算和L波段天线尺寸对电性能的影响。给出了机载电视图象传输系统发射天线的设计结果、驻波比和天线方向性图测试曲线,以及在现役轰炸机上飞行试验的传播性能数据。结果表明,用这种型式的发射天线效果是好的。     

0.6 m连续式跨声速风洞轴流压缩机布局方案研究

压缩机作为连续式跨声速风洞的驱动系统,其运转性能与风洞总体性能的匹配设计是风洞研制的关键技术之一。随着大型连续式跨超声速风洞的发展,压缩机研制呈现出运转功率大和运转效率高、调节范围宽和调节精度高等鲜明特点。基于0.6 m连续式跨声速风洞的研制,对大型跨声速风洞轴流压缩机的布局方案进行研究。从气动性能、结构设计、控制等方面对压缩机位置布局和方案布局进行了分析,并阐述了风洞压缩机一体化设计的重要性。在压缩机布置于第一、二拐角段之间的前提下,通过压缩机性能试验,验证了电机外置两端驱动方案、多台电机同步控制方案和压缩机内流道整流技术等的可行性。风洞调试结果表明,压缩机运行性能良好,各项指标均满足设计技术要求,为大型连续式跨声速风洞建设奠定了基础。     

混合式高频交流配电系统的实验研究

在混合式高频交流配电系统仿真研究的基础上，通过分析选择负载特性好，输出波形质量高的串并联谱振变换器作为混合式高频交流配电系统中产生高频正弦交流电的源变换器，对其进行了参数设计及电路仿真。在理论分析与仿真计算的基础上，设计并制作了一台配电系统样品。通过不同工作模式下的负载试验验证了该配电系统，结合了正弦电压型和电流型配电结构的长处，具有非电接触式有限功率传输、负载端无须短路保护、可然插拔负载、电磁兼容性好和系统可靠性高等优点。     

应用于传感器网络覆盖问题的能量有效性启发式机制

提出了一种解决无线传感器网络覆盖问题的分布式启发式机制。该机制在节能前提下,得到优化的目标覆盖集合,以实现对目标监控区域的完全覆盖,并通过对其中重点目标集合的冗余覆盖来满足对重点目标集的可靠监控。同时,该目标覆盖集合与数据汇集点在通信结构上保持连通性。本文采用了改进的蚁群优化算法（最大最小蚁群混合算法）来实现上述启发式机制。通过构造新颖的启发式因子,人工蚂蚁能够由局域信息感知传感器网络的能量状况和覆盖能力,从而自适应地建立具备通信连通性的数据汇集路径。此外,将信息素浓度调节因子和评价函数引入了信息素更新规则的设计,使得蚁群在扩大搜索范围的基础上,提高了解的质量,且避免了求解过程陷入局部最优。算法的输出为能量有效的优化解集,具备较长生命周期,能够在保证与数据汇集点可靠连通的同时实现对目标区域的有效覆盖。     

零电压开关PWM变压整流器

讨论了ＰＷＭ式变压整流器和谐振式变压整流器的优缺点，在此基础上，提出了一种零电压开关ＰＷＭ变压整流器。它是ＰＷＭ技术和零电压开关准谐振技术相结合的产物，其特点是功率开关器件的开关转换过程中采用零电压开关准谐振技术，即功率开关器件工作于零电压开关状态──软开关状态下，而能量传输的主要形式采用ＰＷＭ技术，故具有ＰＷＭ式变压整流器和谐振式变压整流器的优点。文中介绍了该变压整流器的电路结构及工作原理，着重分析了其关键部分──全桥零电压开关ＰＷＭＤＣ－ＤＣ变换器的工作过程和设计方法。该变压整流器具有体积小、重量轻、效率高、性能好、输出电压稳定度高的优点。     

内燃机光学诊断试验平台和测试方法综述

活塞式内燃发动机是现代工业中应用最为广泛的动力机械装置。由于其内部燃料喷射、蒸发、燃烧等复杂的工作过程会对发动机的结构可靠性、能量利用效率和污染物生成产生极大影响,研究内部过程的物理机理并确定控制策略对于发动机的设计和改进具有重要的科学意义和实用价值。近年来,为更加深入理解发动机内部工作过程,研究人员广泛采用光学诊断试验技术来测量发动机缸内流动和燃烧特性。本文首先介绍了各类用于模拟发动机工作过程的试验台架（如定容燃烧弹、快速压缩机、光学发动机等）。在此基础上,分析了各类光学诊断技术的基本原理及其在发动机研究中的应用。光学诊断技术分为两类进行讨论,分别是基于传统光学的传统诊断技术（如纹影法、双色法等）和基于激光的先进诊断技术（如粒子图像测速法、激光诱导荧光法等）。光学诊断技术可在多尺度下测量缸内温度、物质浓度、液滴粒径等参数,为准确评估发动机喷油、蒸发、燃烧过程提供试验依据。更重要的是,光学诊断技术为更加深入理解高温高压环境下流动、燃烧的物理/化学机理提供了可能性,为开发高功率、高能效、低排放的先进发动机提供可靠的试验手段,同时为研究人员未来开展基础试验研究、更加深入地理解发动机工作过程提供指导。     

开关磁阻发电机主电路的一种新拓扑

针对开关磁阻发电机在低压系统中输出功率较低的问题，本文根据开关磁阻发电机的运动原理，对传统主电路加以改进，提出一种新型主电路拓扑结构。从新型主电路拓扑结构中可以看出：在励磁阶段，定子径向相对齿极上相绕组的线圈为并联关系；在发电（续流）阶段，定子径向相对齿极上相绕组的线圈为串联关系，这样就达到了强化励磁提高输出功率的目的。为验证理论的正确性，分别用传统主电路拓扑结构和新型主电路拓扑结构对8／8结构开关磁阻发电机样机进行了实验。理论分析和实验结果表明：在相同工作条件下，其最大效率可提高60％，可见该新型主电路在低压系统中作发电运行时，能获得较为满意的效果。     

双酚A型2,2-对氨基苯甲酸苯基氧化膦本质阻燃PA66

以自合成的双酚A型2,2-对氨基苯甲酸苯基氧化膦(BNNPO)、 己二胺及PA66盐为原料,通过高温高压(280 ℃,1.7 MPa)聚合制备了本质阻燃PA66树脂。红外分析表明BNNPO盐含有N-P膨胀结构;热分析表明阻燃PA66树脂较纯PA66有更优异的热稳定性;极限氧指数及垂直燃烧法结果显示阻燃PA66具有良好的阻燃性能,当BNNPO含量达4.5 wt%时,极限氧指数(Limiting oxygen index,LOI)及垂直燃烧水平（UL94）分别达28%和V-0;锥形量热法及扫描电镜分析发现BNNPO以气相及凝聚相协效阻燃作用于PA66基体材料;力学性能结果显示BNNPO的引入对PA66的力学性能影响较小。     

三自由度超声电机定子的优化设计

研制了一种基于两个弯振模态和一个纵振模态 ,可分别绕 x,y,z轴转动的圆柱 -球体三自由度超声电机。从电机设计的角度讲 ,使电机的定子具有合适的工作模态是至关重要的。在通常情况下 ,人们往往采用试凑的办法来满足其工作模态的要求。但“试凑法”是经验性的 ,不仅耗时多 ,效率低 ,而且有可能得不到满意的结果。为此 ,本文建立了定子的优化设计数学模型 ,在 MATLAB环境下编写了相应的优化设计程序 ,并根据其优化设计结果 ,设计和制造了定子和电机的原型样机 ,其外径为 2 0 mm,长度为 67mm,重量为 1 5 7g。实验结果表明 :电机定子的模态频率和振型满足设计要求 ,并与优化结果相吻合。故本文提出的优化设计方法是可行和有效的 ,并可大大提高设计效率     

电动轻型飞机电推进系统选型与参数匹配

电动飞机为实现彻底的绿色航空提供了一条光明的技术途径,作为电动飞机动力和能量的来源,电推进系统的参数匹配对电动飞机环保、节能和高效起到关键作用。首先,本文对电动轻型飞机电推进系统进行了简要概述,并分析了其组成部分的特点。其次,结合目前电动轻型飞机电推进系统的特点,给出了电推进系统选型与参数匹配的设计过程。然后,根据电推进系统各组成部分的特点,提出了一套电推进系统选型与参数匹配的方法,包括螺旋桨的选型与参数匹配、电动机的选型与参数匹配、控制器的选型与参数匹配、电池组的选型与参数匹配,该方法可以为电推进系统的优化设计提供依据。最后,以RX1E电动轻型飞机为例对此方法进行了验证,匹配结果满足设计要求,说明了此方法的可行性。     

纵扭复合型压电超声电机的研究

概述了纵扭复合型超声电机研制过程中的几个关键技术问题。内容包括电机的工作原理 ,指出了压电陶瓷片的安放位置 ,确定了一种电机的结构形式 ,该结构形式能调节所需两共振频率趋于一致。用优化方法对该结构形式的定子进行动力学设计 ,提高了设计效率 ;驱动控制电路 ;电机加工中应注意的问题。最后装配了一台直径 45 m m的电机 ,实验表明电机具有一定的转速和扭矩。