一种鲁棒性强的OFDM 水声通信系统*

为了在不同衰落水声信道下实现正交频分复用水声通信,该文提出了一种鲁棒性强的正交频分复用水声通信方案,方案包括编码调制、信道估计和多普勒估计等内容。为了使该系统更稳健,整个信道编码分为两个步骤。首先,循环冗余校验编码器和里德-所罗门编码器用于编码整个数据包,然后循环冗余校验编码器和Turbo 编码器用于编码每个数据帧,其中比特交织编码调制技术用来对抗信道的时变特性。为了得到水声信道估计,使用线性最小均方误差估计器来处理导频数据得到信道估计值。多普勒估计包括帧的多普勒估计和符号的多普勒估计。实验结果表明该系统在不同的衰落信道下都能实现正确的跟踪和译码,系统的鲁棒性能优越。此外,该系统算法计算简单,易于实现,具有良好的工程应用价值。     

利用光前量子化方法计算电子的广义横向动量分布函数

强子和轻子是目前实验所能观测到的最小微观结构,但根据量子色动力学（QCD）,强子内还存在着部分子结构。在理论计算中,从Wigner函数出发可以得到多种分布函数,如横向动量分布函数（TMD）、广义部分子分布函数（GPD）以及广义横向动量分布函数（GTMD）。其中GTMD包含粒子内部部分子的三维动量和位置信息,从GTMD出发通过对横向动量积分和取横向转移动量为零分别得到GPD和TMD。本工作通过引入电子的光前波函数计算出物理电子的GTMD,并以此为出发点得到物理电子的TMD和GPD。一方面通过与微扰论的TMD和GPD的结果对比可以证明我们的计算结果是合理的,同时讨论了GPD中P波和S波的贡献。另一方面给出物理电子的内部部分子分布随横向转移动量、部分子横向动量以及纵向动量分数的变化关系。In anlogous to hadron, electron has similar structure because of dressing. So we can define the Transverse Momentum Distribution functions (TMD), the General Parton Distribution functions (GPD) and General Transverse Momentum Distribution functions (GTMD) of electron which come from the Wigner distribution function. The GTMD contain the information of momentum and position of parton in one particle, and the GPD or TMD can be calculated by integration of transverse momentum or setting the transverse transfer momentum which equal to zero. We introduce the light-front wave function of electron to calculate the GTMD of dressed electron, and then get the TMD and GPD. Our results are verified by comparing to calculations in literature and the contribution of GPD of P-wave and S-wave. And we show that the distribution functions at different transverse momentum transfer, transverse momentum of parton and the fraction of longitudinal momentum.     

基于D-T紧凑型中子源的快中子照相准直屏蔽体设计及中子束特性模拟研究

中子照相是一种重要的无损检测技术,它能用于火工产品、毒品和核燃料元件等的检测。基于紧凑型D-T中子发生器,完成了一个用于快中子照相的准直屏蔽体系统（BSA）的物理设计。根据D-T中子源的能谱和角分布建立了中子源模型,采用MCNP4C蒙特卡罗程序,模拟了准直屏蔽体系统中中子和γ射线的输运,准直中子束相对于单位源中子的中子注量可以达到9.30×10-6 cm-2,准直中子束中主要是能量大于10 MeV的快中子;在设置的样品平面直径14 cm的照射视野范围,准直束中子注量的不均匀度为4.30%,准直束中中子注量与γ注量的比值为17.20,中子通量和中子注量比值J/Φ为0.992,说明准直中子束有好的平行性;准直屏蔽体外的泄露中子注量率与准直束中子注量率相比降低了2个量级。所设计的准直屏蔽体能满足快中子照相的要求。Neutron radiography is an important nondestructive testing technique. It can be used to detect the explosive devices, drug and the nuclear fuel element, etc. A beam-shaping-assembly (BSA) based on a compact D-T neutron generator is designed for fast neutron radiography in this paper. D-T neutron source model is constructed based on the neutron energy spectrum and angular distribution data. The transportation of neutron and γ-ray in the BSA is simulated using MCNP4C code. The neutron fluence of the collimated neutron beam with respect to the neutron source of the unit source is 9.30×10-6 cm-2. The collimated neutron beams is mainly fast neutrons with energies greater than 10 MeV. In the irradiation field range with a diameter of 14 cm, the neutron fluence uniformity of the collimated beam is 4.3%, the ratio of the neutron fluence to the gamma fluence in the collimated beam is 17.20, and the neutron flux and the neutron fluence ratio (J/Φ) is 0.992 which indicates that the collimated neutron beam has good parallelism. The leakage neutron fluence in outside of BSA is two orders of magnitude lower than that of the collimated neutron beam. The designed BSA can meet the need of fast neutron radiography.     

振动合成在气垫导轨上的验证

晶格中原子的集体振动——声子与晶格的热力学性质密切相关。它是凝聚态物理中的重要内容并具有广泛的应用。由于介绍量子化的声子需要较多的基础知识,目前很少在本科教学中展示该内容。本文从经典物理的角度出发,通过气垫导轨实验来演示滑块的集体振荡,验证了任一种振动均是由基振动线性叠加而成,这一实验在本科教学中可帮助学生理解"合成、叠加、耦合"等现代物理学概念。     

声子晶体中SH波缺陷模的相干叠加理论

利用波的相干叠加原理推导出一维掺杂声子晶体中SH波缺陷模的透射率公式和频率公式,即建立了缺陷模的相干叠加法。将相干叠加法与转移矩阵法和共振理论进行了比较研究,结果表明缺陷模的相干叠加法具备转移矩阵法和共振理论各自的优点,又克服了转移矩阵法和共振理论各自的不足。相干叠加法是研究一维掺杂声子晶体中SH波缺陷模的一种更有效的方法。     

稠密k-子图问题的双非负松弛

稠密k-子图问题是组合优化里面一类经典的优化问题,其在通常情况下是非凸且NP-难的。本文给出了求解该问题的一个新凸松弛方法-双非负松弛方法,并建立了问题的相应双非负松弛模型,而且证明了其在一定的条件下等价于一个新的半定松弛模型。最后,我们使用一些随机例子对这些模型进行了数值测试,测试的结果表明双非负松弛的计算效果要优于等价的半定松弛。     

基于智能算法的二维声子晶体最优结构设计

利用智能算法和平面波展开法计算了二维二组元和二维三组元声子晶体的最优材料参数和尺寸参数.平面波展开法结合智能算法来进行结构设计,通过改变结构的尺寸和材料类型,在给定材料和尺寸约束下,使二维二组元和二维三组元声子晶体的相对带隙宽度达到最大,为声子晶体最优结构设计做出了探索.     

单壁碳纳米管的电子结构与声子谱的第一性原理计算

针对三种结构类型的单壁碳纳米管的电子结构和声子谱,采用基于密度泛函理论的第一性原理以及CASTEP软件进行了理论计算.在完成建模和结构优化的基础上,对扶手椅型(10,10)、锯齿型(6,0)和螺旋型(4,2)单壁碳纳米管的电子能带及电子态密度、声子谱及声子态密度进行了理论计算,并对计算结果进行了理论分析.结果表明:(10,10)及(6,0)单壁碳纳米管无能量禁带,它们属于金属型管;而(4,2)单壁碳纳米管有一宽度为0.85 eV的能量禁带,它属于半导体型管.以上计算结果与用其它判据给出的结论相一致.在以上三种管的声子谱中,它们依次有120条、72条和168条(其中有简并情况)色散曲线,并且它们的声子态密度依次在频率41.88 THz、23.95THz和23.43 THz处出现最大值,即在这些频率附近的格波最多.这一计算结果与物理规律是一致的.     

二维声子晶体线缺陷聚声效应研究

基于数值方法研究了含线缺陷的二维声子晶体的聚声效应.利用结合超元胞技术的平面波展开法及有限元方法,分别对线缺陷二维声子晶体的能带结构及其内部声场分布规律进行了计算分析;以线缺陷轴线上声压梯度放大倍数表征聚声效果,分析了声子晶体结构参数对该放大倍数的影响规律.结果表明,填充率大、结构规模适当的二维线缺陷声子晶体具有更好的聚声效果;线缺陷的理想位置应在声子晶体的几何轴线上.此结果可为高效声能量回收器件的设计提供理论支持.     

含旋转对称性孔的二维声子晶体带隙特性研究

利用有限元法计算了旋转对称性孔体系声子晶体的能带结构,分析了希腊十字和旋转玫瑰孔的几何参数对它们的带隙影响,结合带隙边界的振动模态,阐述了带隙的产生机理.结果表明:希腊十字孔和旋转玫瑰孔体系声子晶体容易打开多个较宽频率带隙;该类型结构谐振单元能够很好局域弹性波,带隙边界振动模态呈现为旋转模态,有利于打开带隙.这些研究结果可能为设计多孔轻质减振复合材料具有重要的参考价值.