基片集成波导多模宽带天线研究进展

基片集成波导由于其自身的独特优势,低剖面、易制作且易于平面电路集成,在天线中应用广泛。多模宽带、可重构、多输入多输出是当前天线发展的主要方向。阐述了当前基片集成波导多模宽带天线的主要实现方法和发展前景,为更好地设计基片集成波导多模宽带天线提供了依据。     

认知网络中基于功率分配的收发联合迭代结构

在认知无线电网络中,为保证主用户的通信质量,解决认知网络和主网络之间的干扰问题,进一步提高认知网络性能,本文提出一种基于广义信泄噪比的功率分配方案。为了获取更高的和速度,在认知网络发射和接收端引入波束成形矩阵,在此基础上发展了一种联合交替迭代结构,该结构将发射波束成形、功率分配和接收波束成形串联成迭代环。仿真结果表明,该迭代环收 敛速度快,相比传统波束成形等功率分配方案的和速率和误码率均有明显提高。     

基片集成波导滤波器的设计

从设计指标出发,采用基片集成波导结构,研究并设计了一种小型化的滤波器。通过采用四分之一基片集成波导谐振器,实现了整体电路的小型化。通过引入微带谐振器,在频带高端引入一个传输零点,提高了滤波器的选择性。滤波器的中心频率设置在3.6GHz,通带的带宽为400MHz。     

分布式波束成形载波同步策略

分布式波束成形是协作通信的一种形式,其中两个或多个信源节点同时传输同一个信息并控制其相位,目的端重组接收信号。载波偏移使得终端的信号重组产生偏差,严重影响通信质量。分析了载波同步对分布式波束成形的重要性,介绍了现有的分布式波束成形中的载波同步策略。频率同步的方法是主一辅结构同步,相位同步有开环相位同步和闭环相位同步两个方法。分布式载波同步后传输信号在目标节点有效地重组整合,增加了分布式波束成形技术的可行性。     

无线传感器网络的容量研究综述

集成了传感器、微机电系统和无线通信三大技术而形成的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。本文介绍了有关无线传感器网络的容量研究的理论基础和研究现状,从网络模型、基本理论和主要结论等几个方面重点分析和比较了几种当前的研究思路,并主要阐述了有关多用户分集技术、中继网络和多天线波束成形技术在求解无线传感器网络的容量方面的应用。最后指明了将来的工作。     

一种用于FOD检测系统的V波段波导缝隙阵列天线

提出了一种适用于跑道异物（Foreign Object Debris, FOD）检测系统的V波段波导缝隙阵列天线。所提出的阵列天线工作频带为74～79 GHz,阵面包含2 048个单元。天线采用多模波导缝隙阵列天线形式,并设计了波导功分网络,具有高增益、低剖面等优良特点。天线整体结构厚度10 mm以内,辐射效率50%以上。天线的实测结果表明,理论结果和测试结果吻合,具有较高的工程实用性。     

一种用于产生式系统的优化匹配网络

本文分析了用于产生式(规则)系统的多模板一多客体匹配网络的特点及存在的不足,并提出了一种改进的匹配网络:动态编译型匹配网络。它保持了多模板一多客体匹配的基本特点,同时又具有充分共享常量测试模板,便于动态增删网络结点以及可提高运行效率等优点。文中详细描述了这种网络的基本结构及其内部表示的数据结构。本文还讨论了基于这一网络的OPS5产生式语言的运行模型及其解释器的基本工作方式。     

集成光学陀螺中谐振腔谱宽的研究

无源环形谐振腔是集成光学陀螺的核心敏感器件,环形谐振腔光强传递函数的谱宽,不仅是表征谐振特性的重要指标,更是陀螺灵敏度的重要决定因素之一.根据多光束干涉与耦合模理论,对比研究了集成光学陀螺中波导环形腔内光传输损耗与腔长无关、相关两种情形下,腔长对谱宽的影响,分析得出了在单位长度波导传输损耗确定后,存在使谐振腔具有最窄谱宽的最佳腔长.这一结果,为较高传输损耗波导组成的集成光学陀螺结构设计与灵敏度优化,具有一定的启发作用.     

一种基于多波束转换天线的WSNs跨层集成协议

针对无线传感器网络中(WSNs)随Sink节点位置移动带来的网络连通、能耗等问题,提出一种采用多波束转换天线的跨层集成协议(IMRPSB),协议充分利用了多波束转换天线优势,并将MAC层与路由层层间融合.利用移动Sink节点场景模型进行仿真,结果表明:IMRPSB在保证网络连通性的同时,提高了网络的寿命,增强了网络性能.     

一种提高无线传感器网络容量的方案

介绍了无线传感器网络容量研究的背景、理论基础和现状,分析和比较了几种当前的研究思路,提出了一种利用波束成形的虚天线技术来提高单节点功率受限条件下的无线传感器网络容量的方案,即利用无线传感器网络中由于节点的高密度而带来的节点间的低成本通信。由数据源节点将信息发送给尽可能多的周围邻居节点,然后这些邻居节点充当波束成形技术中的虚天线将收到的包转发给接收节点,以此增大接收节点所接收到的信号功率,从而提高无线传感器网络的容量。     

协作认知无线网络中基于功率分配的安全波束成形

在协作认知网络中,针对次用户作为转发中继时主用户信息容易被窃听的问题,本文提出了一种基于功率分配的安全波束成形设计方法。首先,根据任意转发波束成形功率占比,以次用户的传输速率最大化为优化目标,构建安全波束成形设计联合优化问题。然后,将所述目标优化问题转换为凸优化问题;最后,通过一维搜索转发波束成形功率占比获得全局最优解,完成认知无线网络的安全波束成形设计。仿真分析表明,本文所提方法在保证主用户信息安全的同时可实现次用户的传输速率最大化。     

X频段八波束接收组件的设计与实现

针对X频段多波束有源相控阵系统的高集成、小型化、多波束等需求,设计了一款高集成、小型化的瓦片式八波束接收组件,该组件基于多层印制板技术,纵向实现了众多有源器件以及八套波束合路网络高密度布局,实现了组件的高集成化;针对组件的八波束合成需求,基于Wilkinson功分器的形式设计了一款小型化的高效合路网络,在7.5-9 GHz范围内,其插入损耗小于13 dB,端口间隔离度小于-20 dB,输出驻波比小于1.2,通道间幅相一致性良好;为降低组件内部信号的传输损耗,对组件内部的垂直互联结构进行了建模分析,得到不同结构参数对其传输性能的影响,通过优化结构参数的方法实现信号的低损耗传输。在此基础上对组件进行了加工实现,经测试,在7.5-9 GHz范围内,组件输出通道增益大于18 dB,输出驻波比小于1.5,通道间相位一致性小于±5°,尺寸仅有80 mm × 80 mm × 7.66 mm。     

理想毫米波信道条件下低复杂度的混合波束成形

在基站和用户均采用多天线的混合波束成形架构、下行链路信道为理想毫米波信道的系统下,针对总频谱效率最大问题,提出了一种低复杂度的混合波束成形算法。该方案采用分步的方式,首先进行基站端和用户端的模拟波束成形矩阵的分别求解,在得到模拟波束成形矩阵的基础上得到等效的基带信道,然后利用块对角化数字波束成形算法求解数字波束成形矩阵。仿真结果表明,相比于其他方案,该方案在复杂度较低的同时,也提升了系统的总频谱效率。     

混合IRS辅助大规模MISO中基于显性信道估计的联合波束成形设计

针对智能反射面辅助大规模MISO系统的波束成形设计,当前大多数研究都是基于信道状态信息完全已知,且未考虑基站端主动波束成形矩阵与智能反射面反射系数矩阵存在的耦合关系。智能反射面辅助的信道为级联信道,难以进行估计,且导频开销较大。鉴于此,采用了一种包含有源和无源元件的混合智能反射面架构,首先基于毫米波信道的稀疏特性,利用压缩感知算法估计信道,并设计一种融合注意力机制的两级卷积网络框架,以最大化和速率为目标,联合优化设计智能面反射系数矩阵和波束成形矩阵。实验结果表明,相比已有方法,所提方法可以使用更少的导频获得更优的和速率性能,有效减少了导频损耗,降低了计算时间复杂度。且当通信环境发生变化时,网络亦具有良好的鲁棒性。     

星载合成孔径雷达双极化天线阵研究

介绍了一种宽带双极化星载SAR有源相控阵天线阵,该天线以TR组件和双极化线阵组成的有源线阵为基础,并根据相控阵天线对雷达信号瞬时带宽的限制条件,选择合适的实时延迟子阵,结合结构安装的要求,构成电气独立的模块。在此基础上,根据雷达对天线孔径大小的需要,通过馈电网络激励拓展成大型有源相控阵天线,该天线可以通过波控灵活的控制和网络的合成,实现多极化、波束扫描、波束赋形和多通道等功能。其中对于双极化辐射天线,分别针对微带贴片天线阵和波导缝隙天线进行了分析和研究,并给出了实验验证结果。微带天线阵采用宽带的双层贴片辐射单元和并馈网络实现大带宽要求,两种正交极化模式分别由共面微带线和缝隙耦合来激励,其馈电网络居于开有耦合缝隙接地板的两侧,实现复杂网络空间安排和降低馈线耦合的功能。对于贴片单元的激励,采用对称、反相馈电和分组优化等方法,有效地提高了极化隔离度和极化纯度;而双极化波导缝隙阵中,以脊波导宽边纵缝谐振阵实现垂直极化,波导窄边非倾斜缝隙阵实现水平极化,在每种线阵中都通过分组馈电、过载技术和辐射/馈电波导一体化设计,实现了宽带和压缩横截面的目的。两种形式的天线阵比较,阵面剖面高度相当,微带阵具有宽带、轻质、易于加工和成本低等优势,而波导缝隙阵则具有高效、高隔离度和低交叉极化等性能,但是其缺点是结构复杂、加工难度大和重量大等。     

基于测量数据库的多模馈电网络分析方法

馈电网络是短波多模多馈天线系统的重要组成部分,因此,馈电网络的设计是多模多馈天线系统设计的关键技术,直接分析其结构非常困难。本文将互联网络子结构分析理论应用于馈电网络的分析中,通过将复杂的通信系统划分为子结构级联的形式,然后通过设计和建立不同子结构的有效精确的参数测量数据库,并运用测量数据库的变换、级联技术实现对复杂馈电网络特性的有效表达、分析,进而反过来指导馈电网络的优化过程。     

全双工MIMO中继系统中一种高性能波束成形算法

全双工中继系统相比于半双工中继系统可以极大地提高频谱利用率,但是中继收发端之间的信号泄漏严重影响全双工系统的性能。为了抑制基于译码转发的全双工多输入多输出中继系统的自干扰,提高信息传输速率,提出了一种波束成形算法。该算法在中继站采用基于最小均方误差的接收与发射波束成形,并联合两个波束成形矩阵建立迭代结构以得到最优解。仿真表明,同传统的零空间投影与最大化信干比算法相比,提出的算法能够有效提高系统性能。在中高信噪比时,该算法较最大化信干比算法获得0.8 bit/(s·Hz)左右的速率增益;当误码率达到10-3以及更低时,该算法相比于最大化信干比算法能获得1.5 dB左右的信噪比增益。     

一种改进的PU2RC多模传输方法

在有限反馈的下行多用户多入多出(Multiuser multiple-input multiple-output,MU-MIMO)系统中,系统的和容量随着信噪比的升高而干扰受限。本文针对这个问题提出了一种改进的每用户归一化波束成形与速率控制(Per-user unitary beamforming and rate control,PU2RC)多模传输方案,通过增加信道量化质量指示的反馈,为基站进行用户选择提供了更有效的信息以实现多模传输。仿真结果表明,在实际系统中激活用户数比较少时,该方案能够通过动态改变同时服务的用户数,从而最大化系统的和容量。在同等反馈量的情况下,与传统的PU2RC相比,提高了系统的和容量,为下行MU-MIMO系统的应用提供了更好的参考。     

毫米波无线通信系统混合波束成形综述

毫米波频段拥有大量未充分使用的频谱资源,能有效缓解低频段频谱拥塞,并且由于毫米波波长较短,能极大地减小大规模天线系统的物理尺寸,使得毫米波通信成为5 G无线通信系统潜在的关键技术之一。考虑到毫米波传播路径损耗严重,毫米波系统需采用波束成形技术改善传输质量。在毫米波大规模多输入多输出(Multiple-input multiple-out, MIMO)系统中,由于数字波束成形高功耗、高成本问题,混合数模波束成形成为重要的替代方案。本文首先阐述了毫米波混合波束成形的研究现状,而后给出了系统模型,最后介绍了信道估计、码本设计和低复杂度设计等混合波束成形的关键技术。     

微博网络上的重叠社群发现与全局表示

微博网络是新兴的覆盖海量用户、涉及广泛话题并具有复杂重叠社群结构的多模网络。在深入研究微博网络各类实体和属性内在联系的基础上,提出了以用户-话题关系为主要划分原则的重叠社群表达模型及相应的社群结构发现算法。该方法不仅考虑网络中的用户-话题关系,还融合了这一网络特有的用户关注关系、博文评论与转发关系等所形成的复合网络关系。同时,改进了传统的社群隶属矩阵表述模型,通过引入虚拟社群,使隶属矩阵不仅合理反映个体对社群的隶属度,同时标识了个体在社群中的核心度。通过基于新浪微博数据集的实验验证,结果表明：该模型与方法能够高效合理地刻画该数据集包含的重叠社群结构,实验结果具有良好的可解释性,所提出的模型和算法可以有效地应用于类似多模网络社群划分和演化分析研究中。