研究了G波段双注折叠波导(FWG)TE20QUOTE模的基本特性。首先计算了双注FWG TE20QUOTE模的高频特性, 采用等效电路法计算了色散特性；根据定义式计算了耦合阻抗, 同时将二者的计算结果与HFSS仿真结果进行对比。结果显示, 色散特性随频率升高差距增大, 耦合阻抗随频率升高差距降低。利用电磁仿真技术(CST)粒子模拟软件对双注FWG TE20QUOTE模的注-波互作用情况进行仿真, 得到了慢波结构中电子轨迹以及输入输出信号频谱图, 结果表明, 在工作频率为205 GHz时, 四段FWG的增益为34.74 dB。

研究周期极化磷化镓晶体(GaP)、砷化镓晶体(GaAs)和周期极化铌酸锂晶体(PPLN)准相位匹配级联差频产生太赫兹辐射, 相较于差频过程, 级联过程太赫兹辐射输出功率增大9.5倍。通过分析三波耦合方程, 计算并比较晶体的波矢失配量、极化周期和太赫兹功率, 结果显示, 基于GaP晶体产生的太赫兹功率略大于GaAs晶体输出的功率；GaAs晶体的极化周期最小；PPLN晶体的波矢失配量和极化周期取值范围最小, 而输出的太赫兹功率和转换效率最高。建立基于周期极化掺氧化镁铌酸锂晶体(MgO:PPLN)准相位匹配原理的宽调谐激光系统, 分析吸收因子对输出太赫兹功率的影响, 计算级联差频峰值功率和转换效率。十五阶峰值功率3.72 MW, 泵浦光总能量到太赫兹辐射能量的转换效率是3.72%。

为了降低太赫兹波传输的损耗, 研究了波纹波导中传输太赫兹波时的损耗特性, 得到波纹波导的衰减常数的理论计算公式, 在数值计算基础上设计了220 GHz低损耗波纹波导, 并通过电磁仿真对数值计算结果进行验证, HE11模式实现了仿真与理论结果的相互吻合。

太赫兹波具有瞬态性、宽带性、穿透性和低能性等一系列独特性质, 使其在材料研究、信息传递、环境检测、**安全、医疗服务等方面展现了非常广阔的应用前景。作为该领域应用的关键, 太赫兹探测器得到科研人员极大的重视。一般来讲, 探测器的性能很大程度上依赖于基质材料的特性。石墨烯具有2个非常重要的优势, 一是石墨烯具有线性能带结构, 使得能够吸收太赫兹波；二是石墨烯具有超高载流子迁移率, 能够进行超快探测。因此, 石墨烯基有望成为太赫兹频段新一代高性能探测器的基质材料。详细综述了近几年关于石墨烯基太赫兹探测器的发展状况。

研究了基于平面肖特基变容二极管的440 GHz串联式宽带二倍频器。在基波功率20 mW驱动下, 仿真显示在400~480 GHz变频损耗小于10 dB, 输出功率大于2 mW, 相对带宽18%。整个倍频器制作在一块30 μm厚的石英基片上, 无机械调谐结构, 结构简单, 便于加工。

为研究太赫兹波在沙尘暴中的传播特性, 应用Mie散射理论研究了太赫兹波段沙尘粒子的散射特性, 得到沙尘粒子的散射效率因子、消光效率因子和吸收效率因子随粒径、太赫兹波长的变化关系。基于沙尘粒子尺寸的对数正态分布, 数值计算了沙尘暴的太赫兹衰减。研究结果表明, 沙尘的衰减随能见度的增大而减小, 波长越小, 沙尘暴引起的太赫兹波衰减越大；波长为40 μm时, 沙尘暴对太赫兹波传播影响最大, 浮尘对太赫兹波传播影响最小。低能见度沙尘暴对太赫兹波传播影响明显。

研究基于高分辨力极化合成孔径雷达(SAR)图像的城市区域车辆目标自动检测方法。城市区域具有复杂的地物, 这给在城市区域进行车辆目标检测工作带来困难。首先采用Freeman-Durden分解、极化白化滤波器(PWF)和相似性参数3种方法来提取图像数据的极化信息；在此基础上, 采用深度卷积神经网络来对车辆目标和其他地物进行二分类, 实现对城市区域车辆目标的检测。基于机载分米级分辨力极化SAR数据的实验结果验证了该方法的有效性, 在较低的虚警率下获得较高的检测率。将3种极化特征融合时, 能够在虚警率为2.82%时获得95.65%的检测率。

随着无线通信的发展, 小区密度与频谱利用率不断增加, 高频率复用度使得处于小区边缘的用户受到严重的来自邻小区的同频干扰。提出一种长期演进(LTE)多小区干扰环境下的信道估计算法, 当服务小区与强干扰小区使用相同的导频位置, 且两小区之间存在时偏与频偏时, 联合估计服务小区与干扰小区的信道频域响应(CFR)；根据导频位置、导频序列、时偏和频偏大小信息建模, 通过求解方程组得到服务小区与强干扰小区的信道时域响应(CTR), 对服务小区与强干扰小区CTR分别进行傅里叶变换得到CFR。仿真结果表明, 在服务小区信干噪比(SINR)较小时, 与传统信道估计算法相比, 所提方法在归一化均方误差(NMSE)、误比特率(BER)性能上均有明显提升。

针对海面上方低空飞行慢速小目标探测问题, 采用Kirchhoff近似(KA)和矩量法(MoM)的混合方法研究了时变海面与其上方运动目标的后向散射回波的多普勒特性。分析了海况参数、入射角、目标运动速度、目标与海面之间的距离以及目标截面形状等对后向散射回波多普勒特性的影响。这项研究对于海面与目标耦合散射机理的分析以及海杂波背景下低飞慢速小目标的检测与识别具有重要意义。

基于航迹融合的多雷达组网性能依赖于雷达单体的能力。基于多传感器信息融合理论, 研究多雷达组网系统检测级融合, 通过信号层的能量积累, 改善对弱小目标的发现能力；为此, 首先研究多雷达组网检测的系统架构, 重点研究集中式和分布式两种多雷达检测方法, 结合工程实施, 分析性能得益以及存在的不足, 并研究相关的同步技术等；结合战争需求分析多雷达联合检测的发展趋势。

针对传统压制式干扰仪对采用扩频技术的宽带码分多址(WCDMA)干扰不理想, 以及WCDMA欺骗式干扰仪实现复杂的问题, 基于PicoZed SOM软件定义无线电平台设计出一套新型智能干扰系统。实验测量表明, 该系统发射功率仅为23 dBm时, 能有效管控半径10 m范围的WCDMA通信信号。整个设计的实现分为4个步骤: 第1步基于WCDMA的小区搜索过程, 设计出一种带有WCDMA小区同步特征的干扰信号；第2步使用MATLAB仿真验证该方法的有效性；第3步设计WCDMA干扰模块和WCDMA数字上变频模块, 实现在FPGA上产生带有同步信息的干扰信号；第4步基于ADI提供的PicoZed SOM参考工程, 实现在空口发射WCDMA干扰信号。

提出一种基于压缩感知(CS)技术在机会雷达系统中进行恒虚警率(CFAR)目标检测的算法, 根据目标回波在距离单元上的稀疏性, 采用压缩感知技术对目标回波进行压缩采样；设计了一种新的建立在压缩域上的CA-CFAR检测器, 它能在不恢复原始信号的条件下, 快速完成目标回波的检测；进行了检测门限理论分析, 设计出一种适用于压缩域检测的门限选定方法；给出系统检测结果与接收机的性能曲线。仿真结果表明, 本算法可以实现低信噪比下雷达信号的直接检测, 无需信号重构, 节省了运算量。

为了在系统设计中规避二维光子探测器(PD)阵列, 基于集成光学对从空间光角度实现时延网络以及波束形成原理进行研究, 通过集成光学空间棱镜组的方法进行光分束和合束, 并利用空间光探测器的低通滤波效果实现射频波束的相干合成等关键技术。采用数值仿真对影响波束合成的误差因素进行分析, 并与实测结果进行对比。仿真和实测结果相关误差会恶化波形质量和副瓣水平, 但仍能够在±30°空域范围内和3:1的频域带宽内实现设计指向的同时四波束方向图。

雷达辐射波在传播过程中受海面对流层波导效应以及回波多径影响, 波导效应导致雷达波束偏离真实位置；多径效应导致雷达阵面端回波幅度、相位矢量叠加, 限制了雷达的测高精确度。针对岸基雷达海面方位测高精确度误差大, 提出通过反演大气修正参数的方法提高雷达测高精确度。基于目标一次航迹信息、二次雷达高度信息, 通过雷达测高公式拟合大气修正参数, 将拟合后的大气修正参数代替雷达数据处理测高公式中的原k系数。通过Matlab软件统计海面方位大气参数修正前后雷达测高精确度的变化, 实验结果表明, 大气参数修正后雷达测高精确度提高了50.8%。

为将Burg算法应用在汽车测速中, 在多普勒效应原理的基础上, 推导出移动物体发射波频率与接收波频率之间的关系, 并分别用直接法和Burg算法估计测速模型中发射波频率82 Hz与接收波频率81 Hz。经Matlab仿真表明: 直接法估计的发射波与接收波主频率分别接近于82 Hz和81 Hz, 但频率主峰旁边存在大量噪声频率的假峰；Burg算法估计出的发射波与接收波主频率更准确, 同时主峰清晰且较其他噪声频率突出明显。故Burg算法对间隔不大的发射波与接收波的频率分辨力远远优于直接法, 可应用于测速环境中。

卫星使用频段的逐渐提高对星载天线反射器的型面精确度提出了越来越高的要求。模具设计和制造是制造高精确度反射器的关键技术之一, 温度对模具的影响主要表现在型面精确度和热膨胀变形。建立了一个偏置抛物反射面天线成型模具的设计补偿公式, 并对该补偿公式进行了理论推导、仿真分析和试验验证。结果表明, 基于该补偿方法, 模具在反射器固化温度下型面精确度达到了0.05 mm均方根(RMS), 能够有效降低模具热变形对反射面天线型面精确度的影响。

高功率激光装置开展实验会产生强烈的电磁脉冲辐射。电缆端口是电磁干扰耦合的重要途径。针对高功率激光装置上广泛使用的同轴线缆开展电磁脉冲耦合问题仿真研究, 建立同轴线缆的电磁脉冲耦合仿真模型, 研究不同入射方向、不同长度同轴线缆电磁脉冲耦合的感应电压。仿真结果显示, 同轴线缆部署方向以及长度对电磁脉冲耦合具有显著的影响。本文对装置靶场线缆选型、线缆铺设以及诊断仪器电磁屏蔽设计有着参考价值。

采用矩量法(MoM)计算电大尺寸的复合目标的电磁散射。为了能够高效快速地计算电大尺寸三维复合目标的电磁散射, 提出一种新的混合方法, 将自适应交叉近似(ACA)算法和多层快速多级子(MLFMA)算法相结合, 共同加速矩量法的计算。其中, MLFMA用于加速目标与自身的作用, ACA用于加速目标与其他目标的相互作用。提出的混合算法在计算复合目标电磁散射时, 可降低运算存储, 缩短阻抗矩阵填充时间, 并且能够加快矩阵矢量乘, 且不影响计算精确度。数值算例表明, 所提快速算法能够在保证电磁散射计算精确度前提下, 比传统方法更高效。

设计了一款X波段的多模带通滤波器, 并给出了仿真与实验结果。采用恒定阻抗枝节加载3个阶梯阻抗枝节的方式, 构成滤波器的主体；利用表面电流分布图获得影响带内极点分布的枝节参数, 通过调整阶梯阻抗枝节参数优化滤波性能。为实现更好的带外抑制能力, 滤波器两端各串联一对平行耦合线, 在14 GHz引入一个传输零点。实验测试结果显示, 所设计滤波器的中心频率为9.76 GHz, 带宽为2.4 GHz, 30 dB/3 dB矩形系数为1.63, 相对带宽为25%, 带内插入损耗大部分小于1 dB, 大部分回波损耗高于15 dB, 与仿真结果较为吻合。

设计了集成固态噪声源以测得雷达接收机的增益和噪声系数。设计采用国产噪声二极管开发平面集成固态噪声源用于接收机性能检测, 包括噪声二极管集成、耦合器、驱动开关电路等。研究了平面集成固态噪声源超噪比(ENR)的测量方法, 以及接收机噪声系数和增益的计算公式。固态噪声源和接收机电路无缝集成, 极大减小了体积质量。设计的噪声源实现了28 dB的超噪比, 较好地满足了接收机的检测要求, 自检误差在可接受范围内。本设计通过了各类环境试验, 并在实际产品中得到应用, 取得较好的效果。

为改善宽带频率合成器的相位噪声, 提出一种基于Phase-Refining技术的微波宽带频率合成器结构与一种对其相位噪声的准确分析方法。首先, 根据线性传递函数与叠加原理得到该频率合成器的相位噪声解析模型, 通过对振荡器实测相位噪声谱型进行曲线拟合并带入模型中来准确预测其相位噪声性能。分析表明, 在级联偏置锁相环中, 整个输出频率范围内都可通过将反馈分频比最小化来改善其环路带宽内的相位噪声。实验结果表明, 该频率合成器的输出频率范围为2.1~5.6 GHz, 频率步进为1 Hz, 当输出为2.1 GHz与5.6 GHz时, 在频偏10 kHz处的相位噪声分别为-114.7 dBc/Hz与-108.2 dBc/Hz, 其相位噪声测试结果与分析计算结果相吻合。

用功率平衡(PWB)方法快速评估了在平面电磁波照射下矩形开孔电大腔内的平均场值水平, 且随着频率的升高, 此结果与全波分析软件所得结果的吻合度越来越高。为了得到更完备的腔内场环境描述, 采用统计的方法生成不同入射频点下的腔内归一化电场模值概率密度函数(PDF)图, 并发现了腔壁电导率的变化对腔内归一化电场模值PDF的影响规律: 在各入射频点下, 随着腔壁电导率从10 S/m逐渐增大到107 S/m, 腔内归一化电场模值PDF曲线越来越趋于平缓并趋于稳定；腔壁电导率为106 S/m和107 S/m时的腔内归一化电场模值PDF非常相似, 以入射波频率在10 GHz时为例, 利用PWB方法的原理说明了上述现象发生的原因。

为了给需要大功率扫频微波源的变频微波加热、通信干扰等领域提供一种高效低成本的解决途径, 在磁控管注入锁频理论的基础上, 提出了一种基于磁控管的扫频大功率微波源。首先通过磁控管的等效电路模型对该设想进行了可行性分析, 然后在微波仿真软件CST STUDIO SUITE中对磁控管建模并进行particle-in-cell仿真验证。分析了注入比对磁控管高频电压输出以及频谱的影响。磁控管的最高扫频带宽可达21 MHz。

提出了在发射机谐波电平测量中存在的问题和现象, 分析了频谱分析仪的工作原理, 以混频器的多项式非线性模型为基础, 深入研究了频谱分析仪非线性响应对发射机谐波电平测量的影响, 给出了影响程度的预测模型, 根据谐波电平测量的工程需求, 给出了便于工程应用的发射机谐波电平测量方法。

在多天线信号合成技术中, 合成系统需在中频完成各信号间时延差估计与补偿, 以便进行信号合成, 提高接收质量。分析发现, 利用同一本振对两路信号下变频会引入新的相差, 该相差将导致直接时延估计算法性能下降。通过在直接时延估计算法(ETDE)基础上增加一个相位补偿因子, 将时延与相差进行解耦, 利用相位补偿因子来修正相差, 最终实现无偏时延估计。理论分析与仿真结果均表明, 该算法能够不受相差的影响准确估计时延并进行跟踪, 相比无相差下的直接时延估计算法, 该算法的收敛速度提升+3ω/π2, 并且估计性能改善3 dB以上。

惯性约束聚变(ICF)微靶(靶丸)是惯性约束聚变物理设计思想的直接体现, 其制备过程有着非常明显的特点: 精确度要求高；工件尺度小且跨度大；面向的材料范围广；靶型多, 批量小, 且数量多；结构形状复杂且多种多样；传统方式制备工艺繁琐且制备周期长。利用先进信息技术建立完备的数字化微靶制备能力, 解决关键工艺数据流程和精确度控制技术问题, 是提高微靶质量和效率的重要手段。本文通过描述数字化靶制备系统的设计目标和思想, 重点阐述了系统的制造过程和体系结构设计、技术特点、实现方法以及实施和部署方式, 并在此基础上, 展示了系统成功实施后的部分运行效果与良好的应用前景。

在多天线信号联合检测场景中, 信号存在相关性和噪声方差无法准确确定问题会同时发生, 导致经典的多天线能量检测算法性能不理想。为此, 提出一种基于多天线信号等增益合成的信号盲检测算法。该算法通过多天线合成技术, 补偿各路天线接收信号的差异性, 然后进行等增益合成, 并取合成信号能量与单路天线信号的能量比值作为检测统计量, 利用统计理论推导出相应的检测门限和检测概率。仿真结果表明, 新算法能够摆脱噪声的不确定性影响, 且比现有盲检测算法具有更优的检测性能。

多阈值图像分割中经常出现所选阈值数量不能事先确定的情况。为解决这一问题, 提出一种基于聚类技术的多阈值图像分割方法, 通过Mean Shift技术找出模式中心, 通过迭代选择确定相邻模式中心的不同阈值, 最后用多阈值完成对图像的分割。仿真实验结果表明, 这一方法可有效应用于图像分割, 并取得较好的效果。

为实现对智能网关系统的配置和管理, 借助应用日益广泛的低功耗蓝牙(BLE)技术, 在网关系统中增加一个独立的BLE模块的基础上使用BLE串口方式来实现。这种设计方式可以允许用户在一定距离范围内使用不接触网关设备的方式对其进行简单的配置和管理, 为网关启动和复位等管理操作带来极大的便利, 具有很强的实用性和便利性。

脉冲功率技术广泛用于科学研究、**、医学及工业等方面。脉冲放电电路为脉冲功率技术的主要研究对象, 以高电压、大电流、高功率为特点。电路电感是脉冲放电电路的一个主要关注点, 计算机仿真技术(CST)软件为快速计算电路电感提供了一种方法。根据导线间的磁场分布推导了导线电感的理论公式, 分析了导线半径及导线间距对电感的影响；分析了基于脉冲放电电路电流波形迭代求解电路电感方法；最后利用CST建模计算了不同电路的电感。将CST计算电感与基于脉冲放电电路电流波形迭代求解的电感做对比, CST可用于辅助分析脉冲放电电路。

设计了一种带有过温保护和自适应调节功能的发光二极管(LED)恒流驱动电路。该驱动电路主要由过温保护电路和自适应电路组成, 过温保护电路用于检测系统的工作温度情况, 当系统处于高温时会输出关断信号使电路停止工作；自适应电路在自适应温度范围内通过向恒流模块输入与绝对温度成正比(PTAT)电流来调控LED驱动电流的大小, 达到自适应目的。该LED驱动电路将温度自适应与带有滞回功能的过温关断电路巧妙地结合在一起, 使得电路简单, 性能良好。基于0.5 μm CMOS工艺, Spectre仿真结果表明: 当系统在0 ℃~89.6 ℃变化时, 恒流输出波动小于0.57%；在89.6 ℃~111 ℃变化时, 调控输出电流可调幅度为80 ｍA；在114 ℃时, 过温保护电路开启, 电路停止工作, 直到温度降回73.3 ℃后, LED驱动电路重新开始工作。

为减小现场可编程门阵列(FPGA)关键路径的延时误差, 提出一种基于时延配置表的静态时序分析算法。算法建立了一种基于单元延时与互连线延时配置表的时延模型。该模型考虑了工艺角变化对延时参数的影响, 同时在时序分析过程中, 通过分析路径始节点与终节点的时钟关系, 实现了复杂多时钟域下的路径搜索与延时计算。实验结果表明, 与公认的基于查找表的项目评估技术(PERT)算法和VTR算法相比, 关键路径延时的相对误差平均减少了8.58%和6.32%, 而运行时间平均仅增加了19.96%和9.59%。

反应式脉冲发生器是一种利用快速化学反应变化而产生高功率电磁脉冲的脉冲发生系统, 其工作的核心是通过爆炸产生化学反应所需的环境, 为了研究起爆方式对其产生的脉冲影响情况, 以典型Φ26 mm脉冲发生器为研究对象, 设计了端面点起爆、两端起爆和中心起爆3种起爆方式, 并进行了试验, 试验结果表明, 充电电压为5 kV时, 中心起爆能产生最大的脉冲电压, 两端起爆次之, 点起爆最小；试验得到的电压与反应材料的冲击波历经时间成二次曲线变化。

单双稳态转换逻辑单元(MOBILE)是基于共振隧穿二极管(RTD)电路的一个重要逻辑单元, 非常适合阈值逻辑电路设计。由MOBILE可以构成阈值逻辑门(TG)和广义阈值逻辑门(GTG)等阈值逻辑电路。本文通过将三变量异或函数转化为较简单、理想的GTG输入输出函数形式, 设计了由GTG构成的新型三变量异或门, 并利用该三变量异或门设计了新型的全加器。通过HSPICE仿真和性能比较, 该全加器不仅器件数量少, 输出延时短, 而且能达到较高的工作频率、更小的电路功耗与功耗-延迟积。

提出一种利用压电堆激励测量结构固有频率的方法, 该方法利用压电堆产生纳米级微小振动对结构进行扫频激励。与传统的采用振动台激励、锤击等固有频率测量方法相比, 所提出的方法激振幅度小, 对于阻尼小、品质因数高且达到共振频率时位移放大系数大的结构, 也不会产生破坏。设计了品质因数很高的悬臂梁结构进行实验, 为准确探测微小振动信号, 采用电涡流传感器测量位移, 并使用锁定放大器提高信噪比。仿真与实验数据表明, 该方法准确有效, 可实现对结构固有频率的无损测量。

2018年5月8日至11日, 第4届纳米发电机与压电电子学国际会议(NGPT 2018)在韩国首尔成均馆大学隆重召开, 来自全球17个国家和地区的400余位专家学者及各方代表齐聚一堂, 共同探讨微纳能源领域最新科研进展。会议主题分为3大类, 包括纳米发电机、压电电子学和摩擦电子学、纳米发电机的材料和电路设计, 共有315篇投稿。本文将从微能源采集技术的理论、材料和应用等角度, 详细介绍和阐述相关领域的研究现状与突出成果, 并对产业发展趋势进行总结与展望。