针对包围城市建筑物地面起伏较小的情况,解析推导了建筑物后向散射结果。后向散射主要由建筑物屋顶、墙面以及地面的一次散射和地面、墙面形成的二面角的二次散射组成,利用微扰法计算一次散射,对于二次散射,墙面利用几何光学法,地面利用微扰法计算。数值分析了后向散射和主要场景参数之间的变化关系,例如建筑物方位角、电磁波入射角、地面和墙面的介电常数和地面粗糙度,为城市目标SAR图像解译和建筑物参数反演提供了一定理论指导。

轨迹网保持是在轨卫星生命周期管理中一项长期工作,空间环境变化会对轨道衰减情况产生影响。通过对某型卫星轨道数据和空间环境参数预报数据进行比较分析,利用求解经验公式的方法得出了轨道受空间环境影响变化的规律,使用控后时间点的空间环境预报数据为轨迹网保持策略提供了有效的方法依据,验证了空间环境预报数据与实测数据的相关性,并在一定程度上解决了空间环境对轨控效果的影响。

针对传统测控基带紧耦合架构引起的扩展性差、资源冗余和布线复杂等问题,提出了资源池化的测控基带云管理方法。基于构建测控基带资源池的目的,在综合分析业内各类虚拟化技术的基础上,提出了基于I/O融合技术的基带设备虚拟化方案,采用UDP确认传输协议确保端到端信息传输高效可靠,结合应用需求制定了关键指标测试方案。测试结果表明,虚拟化后的基带板卡在模式重构时间、典型数据传输时延和传输性能等方面均有提升,在集约型航天测控地面系统中有广阔的应用前景。

欲提高卫星与地面接收站之间的数据传输效率,一般是从策略层着手,采用传输速率随卫星仰角升高而增加的传输模式。为进一步挖掘星地传输链路的潜力,从调制方式着手,设计具有较高功率效率和频谱效率的调制方式,从物理层的角度着手提高链路功率利用率,提出一种能够提升星地数传效率的改进SOQPSK调制方式。分析与仿真结果表明,相比传统QPSK和普通SOQPSK,改进SOQPSK信号的带外频谱功率得到进一步降低,能够将有限的链路功率汇聚至信号主瓣,减少在旁瓣上的功率浪费,从而提升星地数据的传输效率。

作为卫星通信系统中常用的传输体制,MF-TDMA高效灵活,FDMA稳定可靠,2种体制混合组网后,用户能够根据实际能力来自适应的选择传输体制,极大地提升了系统性能,而如何统一、高效地利用有限频带资源则成为了混合组网的关键技术一。提出了一种资源分配方法,能够同时满足2种不同体制的需求,通过对算法的仿真分析,结果表明该方法能够高效、灵活地分配公共资源,完全满足MF-TDMA和FDMA体制混合组网时不同的资源需求。

波导馈源系统中的吸收负载通常要求体积小、结构紧凑,需要在电磁仿真软件中进行设计优化,而精确知道吸波材料的电磁参数是进行仿真工作的前提。针对这一问题,提出一种吸波材料电磁参数的测试方法,使用矢量网络分析仪和简单的测试工装即可得到较为精确的结果,给出操作过程和计算公式。该方法操作简便,适用于具有互易性和各向同性的材料,对较高频段如ka频段的材料测量也适用。

目前红外感应传感器容易受到热源、热气流的干扰,尤其在室外高温环境下,误报现象时有发生,且被动红外穿透力弱,人体的红外辐射很容易被遮挡,使得红外传感器感应不灵敏。针对以上问题设计了一种低成本的X波段微波雷达传感器,采用串联反馈型介质振荡器的方法设计雷达前端频率源,选用噪声低的PHEMT晶体管作为振荡器的有源器件,采用高Q值、高介电常数的介质谐振器来确定振荡器的谐振频率,经过后端的信号处理电路输出变化的电平信号。测试结果表明,该微波雷达传感器能够准确检测到10 m远处移动的人,而且性能稳定,抗干扰能力强。

针对雷达信号被截获问题,为了实现先敌发现的目的,通过搜索和跟踪状态的功率控制,实现了雷达的低截获概率(LPI)探测技术。论述了雷达LPI探测的原理,推导了临界功率和LPI探测距离的表达式,给出了功率控制步进和目标RCS抖动对LPI探测距离的影响机理。仿真结果表明,在功率控制步进大于6 dB、RCS抖动超过1 dB时,在LPI探测距离内截获状态和探测状态会发生较大起伏,与实际试验的结果相符。

针对低视力人群,提出了头戴式视觉增强系统ApperSight,包括4种视觉增强模式:放大增强、对比增强、边缘增强和黑白反转; 3种显示模式:Full、Window和Object。ApperSight允许用户根据自身偏好、环境情况和任务种类,选择、调整和组合不同的视觉增强模式和显示模式。设计中的设备定制化和云端数据处理是提高不同低视力者视觉体验的关键技术。仿真结果表明,视觉增强系统不仅可以确保图像质量以及细节特征,而且还增强了图像对抗噪声的能力,取得了较好的图像处理效果,证明了视觉增强系统的可行性。

为了克服无线电网格化建设中多站无源时差定位技术人为选站方案效率低、准确度不高等缺陷,设计了一种用于多站TDOA定位的自动选站优化算法。根据不同监测站接收的TDOA信号数据及各监测站的位置信息,考虑TDOA定位布站准则及人为经验,由计算机依据设定算法自动选择最优的3个监测站节点进行TDOA定位。选取兰州中川机场网格化实际监测TDOA数据进行算法验证,结果表明提出的算法能够较好、快速、准确地选择最优3站参与TDOA定位,为无线电监测及网格化布站方案,提供一种有效的信号定位自动选站优化方案,且算法具有易于代码移植及工程实现的优点。

为了克服无线电网格化建设中多站无源时差定位技术人为选站方案效率低、准确度不高等缺陷,设计了一种用于多站TDOA定位的自动选站优化算法。根据不同监测站接收的TDOA信号数据及各监测站的位置信息,考虑TDOA定位布站准则及人为经验,由计算机依据设定算法自动选择最优的3个监测站节点进行TDOA定位。选取兰州中川机场网格化实际监测TDOA数据进行算法验证,结果表明提出的算法能够较好、快速、准确地选择最优3站参与TDOA定位,为无线电监测及网格化布站方案,提供一种有效的信号定位自动选站优化方案,且算法具有易于代码移植及工程实现的优点。

基于空投救援活动的需求,设计一台能平稳飞行的户外微型无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)。无人机以APM飞控芯片(Ardu Pilot Mega,APM)作为核心,能够提供一个适应能力强、抗干扰能力稳定的飞行控制平台。飞行器芯片内部采用了多传感器融合技术,如气压传感器协同控制来实现空中稳定飞行。同时,飞行器采用了单片机构建的空投救援模块,来实现空投救援任务。其中,空投救援模块采用热释电传感器捕捉人的信号,从而实现空投外设电机触发转动,释放空投物资。试验结果表明,飞行器现阶段可以完成垂直起降、直航、左右偏转、空投以及GPS返航等功能。

针对抗干扰多阵元前端低功耗制约抗干扰能力的问题,为了减小功耗的同时提升抗干扰能力,提出一种新颖的BDII/GPS双通道4阵元抗干扰接收前端,在低噪声放大器中实现了一种三端口的双通带电路,具有小于0.1 dB的插损以及30 dB以上的隔离度。采用了一种频率流程设计方法,结合仿真选取频率从而减小了机内的组合干扰,同时简化了中频滤波器的种类;采用了无源混频与中频放大的下变频方案,提高通道线性度(IIP3)的同时降低功耗、优化通道噪声系数(NF),研究了采样钟fclk远端相位噪声折叠的效应,设计了一种窄带相位噪声滤波器,提高了中频采样的信噪比。该接收机包含一种形式简单的电源及晶振切换电路。测试结果表明,接收机同时实现了42 dB固定增益,4.37 W低功耗,超过29 dBm的OIP3线性度以及优于80 dB的抗三干扰能力。

针对塔康信号易被截获的问题,研究了机载塔康的无源定位技术。分析了塔康无源定位的可行性以及工程实现问题,提出了在现有系统中,由于信道标准化以及功能软件化,塔康无源定位具备实际应用的条件。给出了存在方位测量误差时,塔康无源定位的误差以及边界。仿真结果表明,机载塔康在无线电静默模式下,结合高度信息,可以实现双站测向交叉定位。

基于无线通信系统对极化分集的应用需求,提出一种新型双频水平极化全向Alford环天线。该天线由2个环形辐射结构构成,外环辐射结构包含4个微带偶极子阵列,谐振频率为2.45 GHz;同时新增耦合圆环内辐射结构,谐振频率为5.225 GHz。实测结果表明,该天线在802.11b (2.40～2.48 GHz)和802.11a (5.15～5.35 GHz)频率范围内S11优于-10 dB,其中在2.45 GHz和5.225 GHz的S11分别达到-17.9 dB和-27.2 dB。由于具备良好的水平极化全向辐射特性,该天线可作为极化分集天线单元应用于无线局域网(WLAN)多输入多输出(MIMO)系统中。

为解决传统的左手材料频带宽度低的问题,提出了一种新型的左手材料结构,该结构由介质基板和2个蚀刻在基板表面的不对称η形金属条组成。对结构采用HFSS进行了仿真,仿真结果表明,在电磁波平行入射单元结构平面时,新型结构在6.15～7.65 GHz和14.7～14.8 GHz表现出左手特性,总左手频带宽度达到了1.6 GHz。相较于传统的左手材料,该设计具备更宽的左手频带,对于研究宽带左手材料的设计具有参考价值。

针对现有室内固态功放体积大,馈线系统设计复杂的问题,提出了一种新型结构形式的高功率、高效率和小体积固态功率放大器。给出了高密度、大功率径向合成的原理及设计方法,对径向合成网络进行了建模仿真,通过优化达到了功放设计所需的性能指标。基于8个功放模块和8路径向合成网络,设计了一种室外型固态功率放大器,在所需频段实现了大于800 W的输出功率,整机效率高于40%。

随着无线通信应用的飞速发展,频谱资源日益紧张,射频频谱资源已日趋香农极限。为解决这个问题,无线通信中引入了携有轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的涡旋电磁波,以有效提高频谱利用率。微带天线阵技术是产生涡旋电磁波常用的方法之一,以同轴馈电的矩形微带天线为阵元,设计了阵元数目分别为6,8,12的3种环形阵列天线,来产生携带有轨道角动量的涡旋电磁波。分析了不同轨道角动量模式数下,涡旋电磁波辐射能量和最大增益辐射角度变化情况。利用Ansoft HFSS仿真软件,在中心频率10 GHz处,比较了阵元数目对电磁波的涡旋特性影响。仿真结果表明,更多数量的天线阵列产生的涡旋电磁波涡旋性能更好。

T型接头被广泛应用于低温共烧陶瓷Low Temperature Co-fired Ceramic (LTCC)集成电路系统中,其不连续性结构会引入传输损耗,传统的分析方法没有考虑这部分损耗,导致电路分析结果不够准确。针对这个问题,提出了一种新颖的非对称带状传输线T型接头等效电路分析方法。将已获得的微带开路线不连续性等效电路模型及理论移植到非对称带状传输线中,获得了T型接头的等效电路模型,运用传输线基本理论推导出了T型接头的散射参数计算公式,经实例验证,运用等效电路分析法和IE3D软件仿真所得的散射参数吻合良好,且平均误差小于3%。

针对在容灾备份系统中数据库同步无法满足业务同步需求的问题,通过分析各种数据复制技术,确定了以基于存储设备的数据复制技术和基于主机的数据库复制技术为主要路线实现业务同步的方法,明确了2种技术路线的基本选择原则,提出了业务应用双向同步的工作流程。通过与Time Navigator软件的无缝衔接设计了系统架构,进行了应用实现验证,保证了所有业务信息的及时同步与系统业务的及时恢复。