基于特征提取和模式识别的信号调制方式分类识别技术是非协作通信领域内应用广泛的重点研究对象.提出一种基于深度学习的通信信号数字调制识别算法,采用卷积神经网络找到数据的内在表达,实现逐层化地识别和分类MPSK、MFSK和MQAM中的六种调制信号.仿真实验结果表明,所提出的方法分类识别效果良好,基本达成了数字调制信号自动识别的目的.
本文提出了一种应用于卫星通信系统的高增益,宽扫描角度的毫米波双频共口径波束扫描阵列天线.该阵列天线由八个连续横向切向节(CTS,Continuous Transverse Stub)辐射枝节,平行板波导(PPW,Parallel Plate Waveguide)功分馈电网络以及一种高性能双工器组成.基于CTS技术来设计全并馈的宽频带,高增益辐射结构;一种高性能双工器用于支持阵列天线双频共口径工作.由HFSS仿真结果表明,在20GHz和30GHz时天线最大增益分别超过25.2dBi和28.4dBi,并且在增益掉落3dBi内,该天线在20GHz和30GHz均能实现H面±40°的宽角度扫描.
研究众多海洋岸基通信系统信道模型,并对学术界普遍认可的基于两径(2-ray)模型和三径(3-ray)模型的混合信道模型进行分析与改进.首先,通过泰勒展开优化混合信道模型表达式中三角函数部分,得到拟合曲线的线性表达式并验证有限项泰勒展开即可高度贴合原模型,扩展了该模型在理论分析中的适用性.其次,在较远距离对3-ray模型部分建议设立额外距离间断点,并对该点之外部分使用两种方式进行精确拟合,得到较3-ray模型简洁很多的表达式.最后,结合不同泰勒展开项数提出最小通信距离建议,可为设计和分析海洋岸基系统时灵活使用该模型提供工程指导.
本文提出一种基于频率选择表面(FSS)的透射型圆极化器,它能将天线的线性极化转换为圆极化.此极化器具有相同的四层结构,每层FSS周期阵列单元由曲折线栅、方形环和四个边角的短金属条组成.在y-z平面垂直入射的情况下,仿真轴比在16.87-27.71GHz的宽带范围内保持在3-dB以下,相对带宽达到48.6%.60°斜入射时,在Ka波段19.16-21.38GHz的频率范围内测量的3-dB轴比带宽仍能达到11%,能实现较好的宽角性能.此圆极化器于线极化天线结合,大大简化了通信系统的复杂性和成本.
无线能量俘获技术能够从自由空间中收集射频能量信号,并将其转换为可用的直流电,使其适用于物联网和无线通信技术.在本文中,我们提出了一种高效率、可扩展的双极化多频点整流超表面,它由周期性单元结构和全波整流器组成.单元结构采用蝶形偶极子和交流能量通道组合,能够有效地将多个单元结构俘获的射频能量传输到整流器中,通过可扩展功能在更低的射频功率密度环境下工作.该结构可以有效地收集具有任意极化的入射波,在四个不同的频点中实现超过90%的射频能量俘获效率和较高的交流-直流转换效率,这些功能使所提出的设计非常适合作为低功耗设备的无线电源.
针对微波整流电路功率容量低,整流效率低,尺寸过大的问题,提出了一种应用于单管瓦级功率无线输能,高整流效率的双频微波整流电路天线.为减小电路天线的整体尺寸,同时提出了双频微波整流电路与双频接收天线的一体化设计.传统的电路设计是将各个模块端口阻抗匹配至50Ω或75Ω再级联,阻抗匹配网络的存在不仅增加了电路的尺寸,还引入了额外电路损耗和级联失配损耗.本文通过对天线双频点阻抗进行控制,使其在1.5 GHz和2.45 GHz的阻抗与整流电路的阻抗共轭匹配,实现一体化设计.结果表明工作频率为1.5 GHz,输入功率为40 dBm时,一体化设计整流效率为63%;工作频率为2.45 GHz,输入功率为40 dBm时,一体化设计整流效率为53.35%.一体化设计比传统级联设计在提高整流效率的同时,还使电路和天线的整体尺寸减小了48%.
本文提出了一种工作于22 GHz-29 GHz的宽带低剖面高增益低副瓣阵列天线.天线由64个(8×8)子阵列组成,采用泰勒幅度加权进行非均匀馈电从而实现低副瓣.馈电网络采用悬置带状线结构,可有效降低馈电网络剖面高度;辐射网络采用8条CTS(continuous Transverse Stub)结构等间距排列,能有效降低损耗和实现宽带性能.通过HFSS仿真得到的结果表明,其阻抗带宽为27.5%,最终实现在工作频段范围内反射系数均小于-15 dB,且在E面和H面的副瓣电平均小于-20 dB,整体增益高于24.5 dBi.
超宽带技术具有精度高、干扰低、穿透强等优点,其在环境复杂的室内定位中已经引起了人们极大的兴趣.同时近年来超宽带硬件在智能手机中的普遍安装,带动了超宽带在汽车行业的发展,超宽带数字钥匙已经成为手机和汽车等个人终端互通的重要通道.本文首先介绍了超宽带的原理及优点,然后阐述了数字钥匙、脚踢雷达、非接触式活体检测的应用现状亟待改进之处,最后展望了超宽带在车辆中未来的发展方向.
本文提出了一种宽轴比带宽的RFID阅读器端射圆极化天线.该天线结构简单,采用矩形波导结构(等效为磁偶极子)结合一对蝶形振子结构(等效为电偶极子),同时采用四分之一波长的微带线结构和U型微带线调节阻抗匹配以及移相.最终,设计实现了一款超高频端射右旋圆极化天线,仿真结果表明该天线在谐振频点出的S11为-19.6 dB,阻抗带宽为180 MHz(850 MHz-1030 MHz),3 dB轴比带宽(AR)为130 MHz(850 MHz-980 MHz),可广泛应用于超高频RFID阅读器.
本文针对智能反射面辅助的无线携能通信系统,提出了一种面向能量效率的信号传输方案,该方案在基站处发射信息与能量的混合信号,通过联合优化基站的信息信号波束、能量信号波束和智能反射面处的相移来实现系统能量效率的提升.由于优化问题非凸且三个优化变量相互耦合,难以直接获取最优解.因此本文采用交替优化将原问题转换为两个非凸子问题进行交替迭代求解,并借助Dinclebach与半正定松弛等方法将非凸子问题转化为凸问题解决,最终获得原问题的次优解.数值仿真结果表明,本文所提方案在能量效率方面优于现有方案.
本文为了验证大功率功率放大器在强迫风冷散热方式下的散热效果,设计了一款基于推挽式结构的大功率放大器,通过理论分析计算散热方案,使用ICEPAK散热软件仿真验证理论计算结果.考虑到功放耗散功率较大,最终采用强迫风冷和热沉的散热方式对功放进行散热.本文设计基于LDMOS功率管型号为MRF13750H,仿真设计在单频点915 MHz,输入功率35dBm时,输出功率达615W,效率为74%,耗散功率约达290 W,理论计算所需风机的风量大小为 2.54 m3/min.ICEPAK软件进行仿真在耗散功率在 300 W时,功率管温度为71.25℃,风机工作点为3.86 m3/min,工作静压力为201 Pa.仿真验证满足设计要求.
针对安全通信问题,本文研究了多个窃听的中继SWIPT安全通信.中继采用功率分割进行信息转发与能量收集,目的节点工作于全双工模式,同时进行信息接收与发射人工噪声.以安全速率为目标,得到了一个非凸且高度耦合优化问题.针对这一问题,采用了交替优化的算法将其分解为三个子问题,以迭代方式获得次优解.最后,蒙特卡罗实验结果表明,相对于传统的半双工无人工噪声方案,所提出的安全通信方案有更高的物理层安全性能.
空洞卷积在深度学习任务中应用广泛,能节省计算资源.但由于卷积核中插入了空值点,可能导致局部信息丢失,在图像处理任务中会破坏信息的连续性和位置信息.本文基于空洞卷积理论,优化了空洞卷积结构,避免了局部信息丢失,提升了在恶劣天气情况下自动驾驶汽车的预判交通事故风险的能力.经实验验证,本文优化的神经网络模型提升了训练效率、节省了计算资源,同时比传统方法提升了可驾驶区域分割的准确性和盲区车辆的轨迹预测准确性.
针对智慧气象监测系统所处恶劣自然环境影响数据传输质量,并导致信道数据溢出、误码率增加等问题,提出智慧气象监测系统数据多信道安全传输方法.以信道干扰最小化为目标分配智慧气象监测系统数据传输信道,并将通信双方切换到目标信道上,建立一个PLC与无线协作的多信道安全传输模型,实现系统数据传输.实验结果表明,本文设计多信道安全传输方法的误码率为5.59%、传输时延为17.83 ms,验证了该方法的可行性与可靠性,对智慧气象监测系统运行有一定积极影响.
本文提出一种应用于RFID群读的多波束扫描方案,其基本原理是基于Butler矩阵移相网络理论设计馈电网络,该馈电网络输出端口与各天线单元通过同轴电缆相连,实现各单元天线间信号相位差的调节.由这些天线单元组成的固定间距的直线阵列天线,即可实现射频信号波束方向的偏转,并结合时分复用技术,实现多波束扫描功能.本文给出了馈电网络及天线结构的具体设计,并通过仿真计算发现,该设计方案的各项参数与理论基本一致.
近年来,深度学习在图像处理、自然语言处理、推荐系统等领域广泛应用并取得了显著的成效,随后无线通信领域也开始将其引入,把许多复杂的通信网络问题抽象为基于图的优化问题,利用深度学习中的图神经网络模型改善传统方法的局限性.本文首先介绍了基于图的深度学习模型,然后详细讨论了深度学习模型在功率分配、流量预测和其他无线通信领域的应用与发展,最后总结了全文并讨论了未来深度学习在无线通信领域中的发展趋势.
根据毫米波射频集成电路的应用需求,设计了一种可用于多层PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)板内层电路的毫米波功分器,功分器采用基片集成同轴线结构.当功分器位于不同金属层时,采用不同方式与隔离电阻相连接以获取较好的性能.根据设计结果,功分器位于第二金属层时,在24 GHz-30 GHz范围内,其输入端口驻波小于1.3,输出端口驻波小于1.15,输出端口隔离度大于20 dB;当功分器位于第四金属层时,在24 GHz-27.5 GHz范围内,输入和输出端口驻波均小于1.4,输出端口隔离度大于20 dB.
针对深空通信存在距离遥远、信号传输过程中损耗过大、干扰较多等因素导致传输信号的信噪比极低这一问题,提出了一种在极低信噪比下的载波捕获方法.普通的基于LFM(线性调频)信号频率估计方法能力有限,对于极低信噪比的传输信号,该方法不能达到预期的效果.在分析FFT(快速傅里叶变换)算法估计频率的基础上,利用扫频+扫速补偿方法解决极低信噪比下载波捕获难点.此方法在Xilinx公司的XC6VLX365T平台上进行了验证,可极大改善FFT输出信噪比和缩短载波捕获时间,有较强的工程可实现性.
设计了一款由16个Vivaldi单元组成的X波段余割平方波束赋形的均匀直线阵,使用伍德沃德-劳森抽样法获得阵列幅度和相位分布,并通过串联馈电功分网络实现.仿真结果表明,该阵列在中心频点9.4 GHz处能够实现小于-26 dB的回波损耗,在6°～35°范围内实现了余割平方波束.同时方向图副瓣电平小于-23 dB,阵列增益为14.5dB.
针对传统功放非线性数据采集平台,设备控制局限于RS-232,GPIB,LAN等有线连接方式,导致远程实验研究受限于地点,以及在远程控制下设备告警不及时,关键数据保存安全性等问题,提出了一种基于Node-Red的功放非线性云边协同采集方案.该方案结合云端计算与边缘端处理各自的优点,并结合VXI-11(仪器控制协议)和SCPI编程、React、Ant Design、Node、Node-Red等技术,搭建了功放非线性数据采集平台.实现了对边缘端功放相关设备的远程控制、调度管理、实时监测以及功放数据的采集、存储、下载等功能.并使用Pro-metheus+Grafana搭建系统监控平台,保障系统稳定运行.采用Fabric与IPFS的方式对功放非线性平台采集的关键数据进行去中心化存储,防止数据被篡改,提高系统数据的安全性.
