基于极化旋转超表面的圆极化天线设计

本文通过设计出一种反射型极化旋转超表面,在8—12 GHz频域内实现高效的极化旋转,并将其加载于微带缝隙天线下方构成新型的极化旋转超表面天线,利用超表面的90°极化旋转效应,成功实现了天线的圆极化辐射调制.仿真与实验结果表明:圆极化天线的中心工作频率为GHz,阻抗带宽为8.3—10 GHz.当微带缝隙天线与极化旋转超表面的间距H=4.5mm时,天线在8.3—8.8 GHz频带内实现了圆极化辐射;当mm时,天线在8.8—9.3 GHz频带内实现了圆极化辐射;当=8mm时,天线在9.3—10 GHz频带内实现了圆极化辐射.实验结果与仿真结果相符,证明了此种设计方法的有效性,也为微带缝隙天线的圆极化设计提供了一种新的途径.     

一种复合型极化转换表面及其在天线辐射散射调控中的应用

透射型极化转换表面因其具有易于与天线共形的巨大应用优势,受到国内外学者的广泛关注.本文将极化栅结构与各向异性贴片结构相结合,设计并验证了一种复合型透射极化转换单元,将该极化转换单元组成透射超表面,可以同时实现极化选择和透射型线-圆极化变换两种功能.当电磁波极化方向垂直于极化栅延伸方向入射到复合型极化转换表面时,该极化转换表面可以在9.3—10.9 GHz实现透射型线-右旋圆极化转换,当电磁波极化方向平行于极化栅延伸方向入射时,可以实现同极化全反射.将该极化转换单元及其镜像单元棋盘排布后组成棋盘排布表面,以电磁表面覆层的形式应用于带宽为9.4—10.7 GHz的线极化源微带天线,利用圆极化的相反旋向对消特性,组成一款新颖的线极化天线.相比于源微带天线,在9.5—10.5 GHz该天线的线极化纯度得到提高,同时实现了天线的前向增益提高和带内雷达散射截面减缩,最大减缩量达39.2 dB.实验验证和仿真结果吻合较好,该设计在高增益、低散射天线设计和天线辐散射性能综合调控中具有重要的参考价值.     

基于哈达玛积扩展子空间的到达时间和波达方向联合估计

在窄带阵列天线正交频分复用系统的到达时间和波达方向联合估计中, 针对阵元数目较少时波达方向估计精度不高, 特别是多径数目大于阵元数目导致的波达方向无法估计问题, 提出一种基于哈达玛积扩展子空间的到达时间和波达方向联合估计算法. 该算法首先利用各阵元上的频域信道估计构成扩展信道频域响应矢量, 然后计算扩展信道频域响应矢量自相关矩阵, 并进行特征值分解得到哈达玛积扩展噪声子空间, 最后构造伪谱函数并进行二维谱峰搜索, 从而实现到达时间和波达方向的联合估计. 仿真结果表明, 与现有算法相比, 在复杂度没有大幅提高的前提下, 该算法的估计结果均方根误差更加接近克拉美罗界, 且到达时间和波达方向估计能够自动配对, 在多径数目大于阵元数目时依然适用.     

基于超材料角反射面的高增益高效率双圆极化Fabry-Perot天线设计

基于射线跟踪模型,提出了一种超材料角反射面结构,实现了Fabry-Perot天线增益和口径效率的提升.首先对基于超材料角反射面的Fabry-Perot天线进行了理论推导和分析.然后,设计并分析了双圆极化馈源、基于超材料角反射面的Fabry-Perot天线及其性能.最后,对所提出的Fabry-Perot天线模型进行了制造和测试.结果表明,该天线的左圆极化增益和右圆极化增益分别为21.4 d Bi和21.3 d Bi.相比馈源天线,增益分别提高了16.4 d B和16.3 d B.与传统Fabry-Perot天线相比,所提出超材料角反射面同时充当了反射面和相位校正面,实现了对Fabry-Perot天线边缘电磁波的有效调控.所设计Fabry-Perot天线工作在2.8 GHz频段,具有高增益、高口径效率和低旁瓣的优点,满足了太阳射电望远镜F107指数观测的需求.     

基于L型延迟阵列调制宽带转换器的信号载频和二维到达角联合估计

针对现有的基于欠采样的频率和二维到达角的联合估计存在结构复杂问题,本文提出了一种基于调制宽带转换器技术的L型延迟阵列接收结构.利用延迟通道与未延迟通道采样值之间的相位差可直接估计载频,进而计算二维到达角,无需额外的参数配对操作,避免了配对步骤引入的误差和复杂度的提升.并结合所提L型延迟阵列结构的特点构造相关矩阵和三线性模型,提出了两种参数估计算法,一种基于旋转不变子空间算法,计算量小,适用于需要实时处理的场景;另一种基于正则分解技术,鲁棒性较好,适用于信噪比较低的应用场景.仿真实验表明该方法能较好地从欠奈奎斯特样本中估计目标的载频和二维到达角参数.     

单次空时域并行欠采样下的频率和到达角联合估计

随着应用频段的不断升高,空时域欠采样下的入射信号的频率和到达角的联合估计变得愈加困难.为解决此难题,本文提出了一种基于互素稀疏阵列的联合估计器.首先,结合互素稀疏阵列和闭式中国余数定理,建立了频率估计和到达角估计的理论模型;其次,将频谱校正理论和中国余数定理结合起来,导出了频率估计算法;再次,将相位差校正和中国余数定理结合起来,导出了到达角估计算法.该估计器不仅可降低现有估计器的硬件成本,而且仅需对单次并行采样的快拍做并行处理即可获得联合估计结果,无需对单阵元做多次采样,数据处理效率较高.仿真实验表明,该估计器具有较高的鲁棒性估计精度,因而在雷达、遥感等被动感知领域具有较广阔的应用前景.     

宽带双曲调频信号参数化时频分析波达方向估计

针对有源探测或脉冲侦查中双曲调频信号的波达方向估计问题,提出了基于参数化时频变换(PTFT)的多重信号分类(MUSIC)测向算法,简称PTFT-MUSIC算法。该算法由发射信号确定针对双曲调频信号的参数化变换核,对接收信号进行频域参数化时频变换,利用获得的时频分布建立阵列信号时频分布模型,并以此模型设计基于时频分布矩阵的MUSIC算法以实现双曲调频信号的波达方向估计。通过仿真和实验对该算法的估计误差和多目标分辨性能进行了分析,仿真和海上实验结果表明:相比现有的时频MUSIC算法,PTFT-MUSIC算法能有效提高空间谱分辨率和波达方向估计性能,同时该算法拥有对特定调频信号筛选性,结合时频域滤波算法能有效抑制相干直达波干扰,应用于多基地声呐系统时有效提高了声呐定位性能。     

考虑空气阻力时铅球最佳投掷角的参数方程和实用方程

指出了一些文章在讨论有空气阻力作用时关于球类运动的微分方程中存在的问题,得出了空气阻力与速度平方成正比时的微分方程及近似解,计算了最佳投掷角的参数方程,还导出了空气阻力与速度成正比时铅球最佳投掷角的实用方程.     

振幅调制和位相扰动对三倍频参数优化的影响

 详细讨论了入射基频光的振幅调制和位相扰动对三倍频转换效率和动态范围的影响，提出了提高三倍频转换效率和增大动态范围的方法。采用I/II类角度失谐的KDP晶体三倍频方案，对倍频晶体的参数进行了优化设计。     

振幅调制和位相扰动对三倍频参数优化的影响

详细讨论了入射基频光的振幅调制和位相扰动对三倍频转换效率和动态范围的影响,提出了提高三倍频转换效率和增大动态范围的方法。采用I/II类角度失谐的KDP晶体三倍频方案,对倍频晶体的参数进行了优化设计。     

瞬态信号的小波变换波达方向估计

针对瞬态信号方位估计问题,提出了基于连续小波变换的多重信号分类测向算法(CWT_MUSIC)。首先由信号特征确定小波尺度参数,构造Morlet小波,对信号进行小波变换,利用获得的小波变换系数建立多分辨时频阵列信号模型,并据此模型设计基于子空间的MUSIC算法以实现瞬态信号的波达方向估计;然后对该算法的多分辨与误差性能进行分析,最后仿真实验和实际爆炸试验验证了所提出的CWT_MUSIC算法能有效地提高空间谱的分辨率和DOA估计性能。     

纳米银线波导中表面等离极化波激发和辐射的偏振特性研究术

在可见光波段（λ=750nm）,实验研究了在端面辅助情况下,细纳米银线波导中表面等离极化波激发和辐射的偏振特性．实验发现在细纳米银线中,不同偏振态的入射光对应的表面等离极化激元的激发和传输效率有明显不同,但对应的出射光始终为方向恒定的线偏振光．对于化学合成的纳米银线,端面的轴对称性普遍比较好,对此类纳米银线进行激发时,如果入射光偏振态与纳米线近似平行,则激发和传输表面等离极化激元的效率最高;如果正交,激发和传输效率则最低．对于某些端面轴对称性较差的纳米银线,如端面为尖端或类斜面,当入射光偏振态与纳米线有一定夹角时,激发和传输表面等离极化激元的效率最高．在入射光偏振改变的过程中出射光的偏振方向始终与纳米银线平行．最后结合有限元差分方法理论解释了纳米银线中这种偏振特性的物理机理．利用纳米银线中表面等离极化激元激发和辐射的偏振特性,可以在亚波长尺寸上实现对光强和偏振态的调控．     

基于互补屏的极化分离结构设计研究

以互补频率选择表面 (CFSS)结构的强耦合作用为基础, 设计一种具有极化分离作用的频率选择表面 (PSS), 当容性表面与感性表面沿周期排布方向具有横向位移时, CFSS成为具有TM带通、TE带阻的极化分离结构. 建立等效电路模型分析PSS结构极化分离原理, 采用耦合积分方程法计算极化分离结构的传输特性以及容性表面和感性表面的电场分布. 理论分析与实验测试结果均表明: PSS具有良好的极化分离特性和角度稳定性, 为极化波产生器和极化分离结构的设计提供借鉴. 关键词： 频率选择表面 极化选择 互补屏频率选择表面     

利用斯托克斯参量验证偏振光

利用斯托克斯参量表示入射光的偏振特性,给出了斯托克斯各参量测量方法与计算原理,通过实验和关系转换,进而可更直观地判断光的偏振态.     

各向同性噪声场中单矢量传感器虚源消除MUSIC测向方法

针对各向同性噪声场中,单矢量水声传感器声压通道和振速通道的噪声功率不一致性造成MUSIC测向方法性能急剧下降的问题,提出了一种增秩MUSIC测向方法和一种幅度加权MUSIC测向方法。增秩MUSIC测向方法通过增加信号子空间维度消除虚源的影响,在单目标情况和低信噪比时可获得高精度方位估计结果,其性能接近克拉美洛界限(CRB),但它不能分辨双目标;幅度加权MUSIC测向方法通过对接收信号幅度加权消除了虚源,并且能分辨双目标。     

表面序电极化、挠曲电极化与向列液晶盒饱和点的双稳态

理论分析和数值模拟相结合,研究了表面序电极化、挠曲电极化对非对称弱锚定向列液晶盒在饱和点双稳态的影响,得到了两种极化共存时液晶指向矢满足的方程和边界条件.通过引入新的状态参量,从能量的角度对两种极化的物理效应进行了分析.结果表明,在一定条件下,两种极化耦合,在饱和点通过改变锚定能影响边界条件,从而诱导双稳态.文中给出了判断是否存在双稳态的一般条件,此条件与数值计算结果符合. 关键词： 表面序电极化 挠曲电极化 饱和点 双稳态     

具有极化选择特性的超材料频率选择表面的设计

基于超材料结构的设计理论,通过长金属线周期阵列和具有Lorentz谐振形式等效介电常数的金属短线的组合可频率选通特性.由不同周期排布和结构尺寸的长金属线和金属短线组合而成的频率选择表面具有不同频段的选通特性.文章提出了双层及单面两种具有极化选择特性的频率选择表面,两种结构均可实现对特定频段TE及TM波选通.具有极化选择特性的超材料频率选择表面的设计为极化滤波器以及极化波产生器的设计提供了借鉴. 关键词： 频率选择表面 超材料 极化选择     

降雪对地表附近自由空间量子信道的影响及参数仿真

量子通信具有覆盖面广、安全保密的优势,是当前通信领域国内外的研究热点.在自由空间量子通信过程中,光量子信号需要在地表上空一定高度进行传输,因此各种环境因素,例如降雪、沙尘暴、降雨、雾霾、浮尘等,不可避免地会影响量子通信性能.然而,迄今为止,降雪对地表附近自由空间量子信道影响的研究尚未展开.为此,根据降雪的强度,将降雪分...     

表面极化对弱锚定向列液晶盒饱和特性的影响

以修正后的Rapini-Papoular锚定能公式为基础, 用理论分析和数值计算相结合的方法, 详细研究表面极化对液晶盒饱和特性的影响. 得出了求解指向矢分布的数学方程, 推导出了计算正常二级转变饱和电压的解析式, 同时结合最新报道, 给出了异常一级转变饱和电压的数值计算方法. 此外, 本文引入了反映指向矢分布特征的参量, 讨论了表面极化对此参量的影响. 结果表明, 指向矢最大倾角的位置随表面极化的增大将远离中央平面向基板移动. 一级转变饱和电压随弱锚定基板表面极化的增大而减小, 随强锚定基板表面极化的增大而增大. 而对二级转变, 饱和电压随表面极化的变化与一级转变恰恰相反. 本文所得结论对液晶表面物理的理解及液晶实际应用都具有重要的指导意义.     

室温下表面极化效应对量子点带隙和吸收峰波长的影响

对于离散在本底介质中的纳米晶体量子点,考虑表面极化效应,通过像电荷法建立极化势能项,应用微扰法求解激子的薛定谔方程,得到了与本底介电系数直接相关的量子点带隙解析表达式.对不同本底中尺寸依赖的量子点带隙、第一吸收峰波长、第一吸收峰波长移动进行的计算表明,表面极化效应对量子点的带隙和第一吸收峰波长有明显的影响.随着本底介电系数的增大,量子点的带隙减小,第一吸收峰波长红移.量子点在不同本底中的第一吸收峰波长移动会在某个固定粒径达到最大值,最大值对应的粒径取决于量子点种类.