多端口射频开关矩阵单元的设计及应用

多端口射频开关矩阵是卫星有效载荷单机产品自动检测系统的主要组成单元,文章主要介绍了多端口射频开关矩阵产品的射频链路构造设计、控制电路设计和控制软件设计,并给出了应用范围。     

应用LTCC工艺的基片集成波导开关矩阵

文章首次应用低温共烧陶瓷(Low-temperature Co-fired Ceramic,LTCC)工艺和基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)技术,实现了星载高频段开关矩阵。首先详细讨论了不同层间SIW 通道的连接过渡方式,并分析了通道间隔离度特性。在此基础之上,应用单刀双掷开关芯片作为通道选择器件,多层SIW 通道作为射频信号传输、连接和交叉通道,实现了基于LTCC技术的高隔离度、低插损的K 频段4x4开关矩阵,在20~21GHz频带内实测的通道插入损耗小于8dB,通道间隔离度大于38dB。从而解决LTCC高频开关矩阵设计受限于传统带状线特性而导致得到的开关矩阵插入损耗大、隔离度低的技术瓶颈。     

卫星姿态控制系统故障重构观测器设计

对于卫星姿态控制系统,提出一种基于PD型学习观测器(Learning observer, LO)的系统故障重构方法。在P型LO的学习算法基础上引入测量输出估计误差的微分项,设计了一种PD型LO,估计卫星姿态角速度和姿态角的同时,快速精确重构卫星执行机构故障。给出了所提观测器的稳定性条件,并基于线性矩阵不等式技术提出一种系统化PD型LO设计方法。进一步,将所提PD型LO设计扩展用于卫星姿态敏感器故障的快速重构。最后,将所提方法应用于微小卫星推力器故障重构和陀螺故障重构,仿真结果校验了所提方法的有效性。     

信息缺失的航空发动机传感器数据重构

为处理传感器数据缺失问题,利用子空间表示系统演化特征,提出了基于极化增量矩阵填充(PIMC)的航空发动机传感器数据的在线重构模型。该模型通过历史数据获得当前的数据特征表示,并用新增的数据不断更新子空间以跟踪并表示数据发展特征。将本文模型用于仿真数据进行验证,重构结果和无噪数据的归一化均方误差(MSE)均小于1×10-5,实验结果显示本文模型对于航空发动机传感器数据重构有很好的应用价值,对缺失数据和噪声是鲁棒的。      

考虑系统不确定性的高超声速飞行器容错控制

针对一类含有执行器失效故障和范数有界不确定性的系统,提出了一种鲁棒容错跟踪控制设计方法。该方法利用有界实引理,给出了保证闭环系统稳定且满足鲁棒性能要求的线性矩阵不等式（LMI）的表达式;为了削弱控制器的保守性,使用不同的Lyapunov变量对应不同的系统状态;由此带来的非凸优化问题,发展了一种迭代线性矩阵不等式算法。考虑到该迭代算法的收敛性取决于初值的选择,经过推导给出了一种求解合适初值的算法。将该算法应用于高超声速飞行器X-33跟踪控制器的设计,仿真结果表明本文算法是可行和有效的。      

高超声速数值激波失稳的网格依赖性

高超声速强激波的稳定捕捉仍极具挑战性。目前工程计算中普遍应用的数值格式在模拟多维强激波时通常会遭遇明显的激波不稳定现象,且数值格式的激波稳定性对计算网格表现出严重的依赖性。基于矩阵稳定性分析法,对比了具有不同耗散性质的数值格式稳定捕捉激波的能力,分析了空间二阶精度格式的激波稳定性及限制器对激波稳定性的影响。在此基础上,重点探究了计算网格对激波稳定性的影响规律,研究了网格长宽比和畸变角度对激波稳定性的影响。结果显示,在激波附近通过增大网格长宽比或改变网格畸变角度可有效改善激波捕捉的稳定性;相比于增大网格长宽比,改变网格畸变角度提升激波捕捉稳定性的效果更加明显。在此基础上,结合数值耗散分析对高马赫数下数值激波失稳现象的网格依赖性机制进行了探讨。     

一种聚束SAR回波数据压缩成像方法

针对聚束合成孔径雷达(SAR)成像中的海量数据问题,提出了一种基于压缩感知的聚束SAR回波数据压缩成像方法。首先对回波信号进行分析,利用波前匹配字典构造方法得到回波观测矩阵,其次通过构造二维离散余弦变换(2D\|DCT)等效矩阵得到回波信号的稀疏变换矩阵,然后利用平滑L0算法重构得到观测场景的二维像。本文方法可以在采集远小于传统聚束SAR成像方法所需回波数据量的基础上实现准确成像,最后的仿真结果表明了方法的可行性和有效性。     

基于组合矩阵的精确修复MDS编码

针对分布式存储系统中精确修复故障节点数据的问题,构造了一类最小存储再生编码。本文利用线性无关矢量以及分块矩阵构造了编码的生成矩阵。所有编解码运算都属于GF(2)域,编码后的数据混合存放在存储节点中。采用该编码的存储系统,能够仅经过2k个基本异或运算精确修复任意单节点故障。修复故障的最小带宽为M×(k+1)/n,且在系统正常工作时,能够为单用户提供最高n×B的可用带宽。与其它最小存储再生码相比,编码矩阵简单,解码计算量较小,为用户提供较高的可用带宽。
     

半导体激光器与单模光纤的球透镜耦合分析

建立了半导体激光器与单模光纤通过球透镜耦合的光传输模型,对双异质结激光器光束特性进行了分析。基于Huygens-Fresnel原理计算了激光光束远场发散角以及光束束腰半径。运用高斯光束与单模光纤耦合理论以及ABCD矩阵理论进行了激光器与单模光纤的球透镜耦合效率分析,给出了最优化的耦合封装工艺参数,以及各个影响耦合效率的参数容忍度,对半导体激光器与单模光纤的球透镜耦合封装具有重要意义。     

Lovász条件下LLL算法最简复Givens矩阵形式的研究

为了解决复数域下基于QR分解的LLL（A．K．Lenstra,H．W．Lenstraand L．Lovasz）算法中复Gives旋转矩形式不统一的问题,文章从复数域下原始LLL算法中Gram—Schmidt系数与QR分解的上三角矩阵胄中元素之间的关系出发,证明了上三角矩阵R的元素与Gram—Schmidt系数以及Lovasz条件之间的等价的关系;从复数的指数形式出发,推导出2种适合LLL算法的复Givens旋转矩阵形式,并证明只有其中一种符合Lovasz条件下复Givens旋转矩阵形式。仿真结果表明,采用基于QR分解的复数域LLL算法的MIMO系统相比采用基于Gram—Schmidt正交化LLL算法的MIMO系统具有更好的误比特率性能。