高功率天馈系统的设计——可控相位波导阵列天线

以磁化等离子体为终端负载,设计一种可控相位波导阵列天线的天馈系统,通过相邻波导间相位的任意调节,可以获得所期望的Ｎ１１功率谱,从而把高功率的微波有效地耦合到等离子体中。数值计算表明,该系统完全满足所设计的要求,为系统的设计提供了理论依据。     

非圆信号扩展传播算子DOA估计求根算法

为有效降低非圆信号DOA估计算法的计算量,提出了一种非圆信号DOA估计快速算法。该算法运用扩展传播算子和多项式求根方法来降低计算量。首先根据非圆信号特性构造出扩展阵列输出矩阵,并生成扩展协方差矩阵,然后不需要对协方差矩阵的特征分解,使用扩展传播算子方法得到估计的扩展噪声子空间,再利用均匀线阵的多项式求根方法快速求出目标的DOA估计值。对算法的性能仿真和计算复杂度分析结果表明,提出的算法不但其均方根误差性能与NC-root-MUSIC、NC-ESPRIT、NC-MSWF-MUSIC等快速算法相似,同时提出的算法还大大减小了非圆信号DOA估计MUSIC算法的计算复杂度,而且其计算复杂度小于上述提到的快速算法,实现了非圆信号DOA估计算法的快速估计。     

基于FIR滤波器的改进恒定束宽波束形成算法

针对宽带信号中不同频率分量所对应的增益不同导致阵列接收信号产生失真的问题,提出了一种基于FIR滤波器的恒定束宽波束形成算法.该算法利用FIR滤波器阵列结构和麦克风均匀线阵列的对称属性,确定波束形成算法恒定束宽的频率范围并获得近似恒定束宽的阵列响应;针对相邻的截止频率之间波束宽度的波动较大问题,设计了参考波束并利用最小二乘法获得最优权值;最后对最优权值进行归一化处理,获得了均匀增益.仿真和实验验证了算法的有效性.     

舟山潮流能示范工程水轮机组选址与阵列优化

通过OpenTidalFarm开源代码建立浙江舟山潮流能示范工程海域的水动力数值模型,结合实测数据对其进行验证。模型中通过增加局部底摩擦的方法概化了潮流能水轮机对水动力环境的影响,利用迭代算法快速优化水轮机阵列。结果表明,阵列优化后的舟山潮流能示范工程水轮机组提取的潮流能比其初始布局时提高了15.2%,说明水轮机布局对潮流能提取量有很大的影响。     

一种光开关阵列驱动控制电路设计方法

针对数据中心光交换阵列切换慢、延时大的技术问题,提出了一种大规模光开光阵列驱动控制电路设计方法。在介绍大规模光开关阵列驱动控制电路原理的基础上,先设计出单路高速、幅度可调光开关控制电路,进而设计了2 000路光开关阵列驱动控制电路,并给出了主要芯片的选型依据,最后通过实验验证了设计的正确性。通过创造性地使用2个数字电位器和1个高速开关,实现了高电平和低电平均可调节的驱动控制电路设计,为光开关阵列驱动控制电路的设计提供了参考和借鉴。     

双L型阵列的二维DOA估计方法

针对双L型均匀线性阵列的二维到达角(direction-of-arrival,DOA)估计问题,提出一种基于扩展传播算子(propagator method,PM)的估计方法.该方法结合双L型天线阵列的结构特征,虚拟地将其划分为2个独立的L型子阵列,并对每个L型阵列的阵元输出数据重排整理.通过2次利用扩展孔径的传播算子算法,并依据均匀线性阵列的旋转不变性,得到4个包含角度信息的旋转矩阵.根据置换矩阵的性质,利用求最小范数的方法进行角度配对.该方法无需谱峰搜索步骤,计算量小.计算机仿真实验结果表明,该方法比现有一些文献中的估计方法的估计误差更小,角度估计性能更优,在不同信噪比和不同角度组合下都有良好的性能表现,有一定的实用价值.仿真验证了该方法的有效性和优越性.     

尺寸形貌对硅纳米锥阵列结构反射特性的影响

为了探讨不同尺度和形貌的硅纳米锥阵列结构表面的光学特性,采用基于纳米粒子自组装薄膜掩蔽的亚微米干法刻蚀工艺,在硅基材表面制备了纳米锥阵列结构,并对纳米锥阵列结构进行了形貌表征及光学测试。结果表明,采用SF6和C4F8混合气体,其体积流量分别为12sccm和27sccm,功率750 W,偏压25V时,可以获得光学减反射性能优异的纳米锥阵列结构。通过调节刻蚀时长获得形貌相似而尺寸不同的硅纳米锥阵列结构。200nm和400nm周期硅纳米锥阵列结构表面具有2%～3%的反射率,而800nm周期硅纳米锥阵列结构表面则接近于硅基材背面的反射率并高于10%,说明亚波长结构的减反射特性更加显著。从实验上揭示了尺寸形貌对硅纳米锥阵列结构反射特性的影响规律,为进一步研究光学器件方面的应用提供了参考。     

可重构的硅基等离子体通道的辐射性能研究

表面PIN二极管导通时可以形成固态硅基等离子体通道,这种通道具有类金属性并能够传递电磁波.当由上述通道单元耦合形成特定的结构时,它将对外辐射电磁波信号.本文简要阐述了此种通道的形成机理,通过软件设计并导通表面PIN二极管阵列上不同单元,构造形成单极、双频、八木天线等结构.期望通过以上不同结构实现对硅基等离子体通道辐射性能的研究.仿真结果表明,利用动态调控表面PIN二极管阵列的方法,硅基等离子体通道能够实现对电磁波的辐射,并能改变辐射频率、多频段的调节及辐射方向图的动态可重构等.因此,硅基等离子体阵列天线具有可重构、智能化、隐身等诸多优点.这些系统的理论研究进一步促进了人们对硅基固体等离子通道的理解,为此类天线的设计和加工提供理论指导.     

氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯电化学检测左旋多巴

采用化学气相沉积法以泡沫镍为模板制备三维多孔网状泡沫石墨烯( GF),利用水热法在其表面垂直生长氧化锌纳米线阵列( ZnO NWAs),得到三维形貌的ZnO NWAs/GF复合材料.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱等测试方法对该复合材料进行了表征.结果表明：制备的石墨烯层数较少且纯净无缺陷. ZnO NWAs垂直于三维GF表面且尺寸分布均匀.利用电化学方法用ZnO NWAs/GF检测左旋多巴( LD ).电化学测试结果表明, ZnO NWAs/GF在线性范围为0~80μmol·L-1内检测LD时,检测灵敏度为0.41μA·(μmol·L-1)-1,且具有良好的重复性和稳定性.在尿酸( UA)干扰下,ZnO NWAs/GF对检测LD有很好的选择性.     

一种低资源消耗的物理不可克隆函数FPGA设计

针对传统仲裁器物理不可克隆函数(PUF)在FPGA上实现后唯一性很差,而且资源消耗代价大的问题,在分析FPGA Slice的结构基础上,设计了一种新型结构的仲裁器PUF电路,该电路大幅度地提高了唯一性,大大减少了FPGA的资源消耗,使得仲裁器PUF可应用于FPGA.基于此提出了一种对传统仲裁器PUF结构改进的方案,利用Slice之间的对称性来提升PUF的唯一性,并充分利用Slice内部的组合逻辑资源以降低资源消耗.实验测量了片间海明距离和片内海明距离,评估了64bit的仲裁器PUF电路的唯一性和稳定性,结果表明:改进后的仲裁器PUF非常适合在FPGA上实现,能够降低62.5%的资源消耗,并且唯一性比较接近理想值.