超宽带矢量测距与惯性传感组合的精准步长计算算法

为适应复杂环境下变步长精准测量要求,提出一种基于超宽带（ultra wide band,UWB）矢量测距和惯性传感组合的精准步长计算算法;针对基于惯性传感组合的步长测算精度受佩戴方式和系统运行时间影响以致无法实现行人步长精准测量和长航时精度保持的问题,提出一种结合足间模型与零速检测联合步长算法。根据行人行走时足部轨迹模型构造足间步长模型,得到准确的步长计算公式;根据足部惯性传感器运动特征进行零速检测并触发UWB测距,结合陀螺解算角度和足间模型公式计算得到步长。实验表明,提出的步长估计算法精度可达98.20%,与传统步长算法相比,误差显著降低。     

Simplified calculation of UWB signal transmitting through a finitely conducting slab

A simplified closed-form analytic solution for UWB impulse signal transmitting through a finitely conducting slab is proposed. The approach first requires evaluating the impulse response of the slab and then convolving it with the specified incident field waveform. To obtain the impulsive transmitting field, either for vertical or horizontal polarization, approximations to the refraction coefficients and propagation loss are made, which can be proved to be accurate enough, comparing with their frequency domain solutions. Thereby, it permits simplified closed-form expressions in the time domain for both terms. The resulting transient response for the transmitting impulse field is then given by convolution of the time domMn refraction coefficients and time domain propagation loss. A numerical example of an incident monocyele transmitting through a slab using this technique, is presented, to illustrate the effective use of the method.     

一类适用于超宽带无线电的跳时序列族

跳时技术是超宽带无线电实现多址通信的一项关键技术。为保证超宽带无线电的可靠通信并减小系统中用户之间的多址干扰,系统要求跳时序列具有优良的跳时相关性能。基于对二次同余理论的研究,构造了一类适合于超宽带无线电通信系统的跳时序列族,给出了它的构造方法和序列的性质。然后通过对跳时序列相关性能的分析,证明了所得到的跳时序列族具有优良的跳时相关性能,满足跳时异相自相关最大值S_(max)≤2,跳时互相关最大值C_(max)≤4。最后,将该类跳时序列族用于超宽带无线电多用户通信系统进行了误码率性能仿真,仿真结果表明采用该序列族将使系统具有更好的多址性能。     

密集多径信道下超宽带信号捕获方法的分析

在不考虑虚警的假设下,重点推导了几种捕获方法完成捕获所需的平均搜索次数,特别考虑了搜索单元数N和多径数K的情形,并进一步分析了各方法的优缺点。通过比较可知K步跳变法是所有搜索方法中最优的,但由于此方法要预先知道K的值,使其不可行,而比特翻转法和折半法在一些情况下虽然只是近似最优,但在实际中却是可行的。比特翻转法在使用时有一定限制条件,而新提出的折半法却适用于任何情况,因而不失为一种好的捕获方法。     

一种新型超宽带对跖Vivaldi天线

设计了一款新型超宽带对跖Vivaldi天线。该天线介质板两侧采用相同的金属辐射贴片结构,并在主轴方向加载梯形介质基板,进而改善了天线的电场分布,将电场有效地约束在主轴辐射方向,从而提高了天线的定向辐射特性。实测结果与仿真结果基本吻合,该天线在2.5~40 GHz频率范围内电压驻波比小于2,增益为1.8~8.9 d B。此外,E面方向图保持良好的对称性,增益峰值偏移现象得到明显抑制,具有辐射方向性好、增益高、主瓣宽度窄、交叉极化比小等优点。     

共面波导馈电的超宽带天线设计

文章设计了一种共面波导馈电的小型平面超宽带天线。天线由树形辐射单元和共面波导构成,体积小,在工作带宽内具有稳定的方向特性。利用电磁仿真软件对影响天线性能的主要参数进行了仿真、分析和优化,得到了天线的理想尺寸。对优化后的超宽带天线进行制作和测试,测试结果显示天线的工作带宽为3～11GHz。测试结果与仿真结果吻合,从而证明利用共面波导馈电的超宽带天线设计方法的有效性。     

矿井UWB路径损耗模型的构建及仿真

采用射线反射模型预测电波传播损耗,建立了矿井超宽带路径损耗模型,并进行了仿真验证。首先对适合窄带信道的射线反射模型进行了分析和仿真,然后结合超宽带信道的频率依赖特点,对射线反射模型进行了修正,建立了矿井UWB路径损耗预测的镜像法反射模型,并对实际UWB测量矿井环境进行了传播损耗预测,将预测结果进行了最小二乘法参量拟合,得到了与测量结果相符的路径损耗指数,验证了预测结果的正确性。     

一种小型化树杈形缝隙Vivaldi天线的设计

设计了一种3.4~7.6 GHz频段的超宽带高增益低交叉极化的小型化Vivaldi天线。该天线是在传统Vivaldi天线基础上引入树杈形缝隙结构设计而成的新型Vivaldi天线。通过在辐射片引入树杈形开缝结构,改善了天线表面的电流,使其汇聚于缝隙附近,从而提高天线的辐射性能,改善天线的阻抗匹配特性,展宽天线带宽。仿真结果表明该小型天线在3.4~7.6GHz的频率范围内驻波比小于2,以5.4 GHz为中心频点的有效带宽达到4 GHz,在中心频点5.4 GHz增益为6.2 d B且交叉极化低于-20 d B。天线的尺寸仅为30 mm×30 mm。在此基础上加工并制作了天线样件,实测结果和仿真吻合良好,可以应用于无线通信系统中。     

加载电阻和开不等矩形槽的Vivaldi天线

本文提出了一种新型的指数型渐变槽线天线(即Vivaldi天线或ETSA,Exponential Tapered Slot Antenna)。在传统Vivaldi天线的基础上,对两个地方进行改进：一是在天线的指数槽底部加载电阻,二是在天线辐射区开对称的三个不等矩形槽。主要目的是改进天线的低频段性能。该加载电阻的开槽Vivaldi天线的尺寸为150mm*150mm,采用的介质基板是介电常数4.4,损耗正切0.02的玻璃纤维环氧树脂板(即FR-4板)。运用Ansoft HFSS14电磁仿真软件对结构进行优化分析,设计并制作了一款工作在0.8-3.8GHz(实测)的改进型Vivaldi天线。该天线在带宽范围内具有良好的定向辐射特性。