• 2022年第20卷第1期文章目次
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    • >专栏:电磁环境大数据挖掘与利用(2021-4)
    • C-V2X资源分配方法研究综述

      2022, 20(1):1-7. DOI: 10.11805/TKYDA2021145

      摘要 (465) HTML (303) PDF 712.95 K (2461) 评论 (0) 收藏

      摘要:C-V2X是基于蜂窝网络技术演化而来的车联网(IoV)解决方案,是5G网络中的极可靠低时延通信(uRLLC)中重要的一部分,车联网技术的实现对现代交通具有重要意义。本文对近些年来国内外学者在该研究领域取得的成果进行了系统总结:对车联网的定义做了简要说明,并对C-V2X的标准研究进展进行了总结;对LTE-V2X和NR-V2X下的集中式和分布式资源调度方式分别进行了阐述,并对现有研究方法做了分类;最后,对未来研究可能面临的挑战进行了展望。

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    • >专栏:电磁环境大数据挖掘与利用(二)
    • 基于电磁环境数据的信息挖掘与关联分析

      2022, 20(1):8-15. DOI: 10.11805/TKYDA2021168

      摘要 (196) HTML (64) PDF 1.18 M (2496) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市通信技术的改革换代和用频设备的逐渐增多使得电磁环境变得越来越复杂。充分了解频谱资源利用的特性是提高频谱管理效率的关键。为了更全面地探索频谱利用的特点,提出一套完整的对复杂多样电磁环境大数据进行详细数据质量分析和处理的流程,分别对处于同一服务的不同信道、处于不同服务的不同信道进行频谱相关性分析,证明了频谱之间的相关性;对电磁环境大数据进行属性构造,构造了频率维占用度和时间维占用度属性。引入图像处理领域的多维混合高斯模型,对电磁信号进行背景噪声的去除,提取电磁信号,为后续的信息挖掘和关联分析奠定基础。

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    • 基于大数据的复杂环境下调制分类方法

      2022, 20(1):16-21,28. DOI: 10.11805/TKYDA2021189

      摘要 (48) HTML (17) PDF 861.76 K (2329) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着频率使用设备的激增和大数据时代的到来,频谱管理和控制面临着有效性和准确性的挑战。调制分类技术是频谱管理和控制的基础,也是其关键部分。因此,在大数据场景下进行有效的调制分类技术非常重要。本文不仅考虑了大数据背景下分类模型的有效性,还考虑了复杂电磁环境中噪声的动态性。因此,构建了一个包含不同信噪比下不同信号的大数据集,并利用大数据驱动深度学习模型,最终得到调制分类的结果。该方法只需训练一个模型即可实现调制分类,避免了以往算法中模型训练的冗余。仿真结果验证了该方法的有效性和可靠性。

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    • 一种面向电磁识别模型的分散计算方法

      2022, 20(1):22-28. DOI: 10.11805/TKYDA2021153

      摘要 (66) HTML (24) PDF 834.54 K (2343) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于张量分裂技术,设计了一种面向电磁目标识别的神经网络模型分散计算方法。该方法根据不同的隐藏层选择特定的张量分裂方法,将权重无损地分散到多个分布式节点上,以分散、聚合的方式完成协同推理计算。在树莓派设备上进行的仿真实验表明,该方法可以对集中式电磁识别模型进行无损拆分并分布式部署,可以保持与原始模型完全相同的准确率。并且当原始模型由于参数量过大而无法加载到内存中进行处理时,该方法仍可以正常完成计算。

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    • 基于深度学习的大规模电磁信号识别

      2022, 20(1):29-33,39. DOI: 10.11805/TKYDA2021217

      摘要 (240) HTML (109) PDF 844.52 K (2424) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,很多高质量的数据集支撑了深度学习在计算机视觉、语音和自然语言处理领域的快速发展。但在电磁信号识别领域仍缺乏高质量的数据集,为促进深度学习在电磁信号识别中的应用,本文基于广播式自动相关监视(ADS-B)建立了一个大规模的真实电磁信号数据集。首先设计了一个自动数据收集和标注系统,在开放和真实的场景中自动捕获ADS-B电磁信号。通过对ADS-B信号进行数据清理和排序,建立高质量的ADS-B信号数据集;其次,对使用数据集的深度学习模型的性能进行深入研究,在不同信噪比、采样率、样本数目下对模型进行综合评估。该数据集给相关研究者提供了有价值的研究基准。

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    • 低轨大规模卫星星座系统建模与干扰分析

      2022, 20(1):34-39. DOI: 10.11805/TKYDA2021151

      摘要 (474) HTML (117) PDF 789.43 K (2455) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对低轨(LEO)大规模卫星星座系统存在电磁空间复杂且难于观测的问题,对低轨卫星星座链路特征进行研究。以Starlink和OneWeb星座为研究对象,根据低轨卫星的星座参数,获取等效全向辐射功(EIRP)值并进行可视化处理;对获取到的低轨电磁卫星数据进行分析,获取数据的衰减特性和时间、频率等的数据关系,计算星间的链路干扰以及时间上的分布特征;获取相对干扰时间的特征值以及星间数据的衰减与时频的多维特性,并分析不同场景下的干扰时间特征,从多个维度分析低轨大规模卫星星座系统间星间链路的干扰情况并进行仿真验证。实验证明了低轨大规模卫星星座系统之间的星间链路存在干扰情况,且频率越高,干扰现象越明显。

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    • 基于时频特征的跳频信号调制识别

      2022, 20(1):40-46. DOI: 10.11805/TKYDA2021152

      摘要 (193) HTML (22) PDF 952.74 K (2406) 评论 (0) 收藏

      摘要:跳频信号在抗干扰方面具有良好的性能。准确识别跳频信号的调制方式,能够为判断敌我目标属性、干扰敌方信号等军事信息战提供有力支撑,但国内外对于跳频信号的调制识别仍存在很大空缺。本文提出一种基于时频特征的跳频信号调制识别方法,通过平滑伪魏格纳-维利分布(SPWVD)时频变换获取不同调制类型的跳频信号时频图像,将时频图像送入卷积神经网络(CNN)中进行特征提取及分类识别。仿真实验证明,本文CNN在低信噪比下取得了较好的识别效果。

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    • 基于电磁环境大数据的智能基站布设方法

      2022, 20(1):47-52. DOI: 10.11805/TKYDA2021165

      摘要 (150) HTML (26) PDF 1.04 M (2355) 评论 (0) 收藏

      摘要:基站选址优化问题是移动通信中的研究热点,一个好的基站选址方案不仅能够节约资源,而且可以提高用户的通信体验。然而,基站布设常面对的是一个多参数、多约束、非线性的复杂问题,难以通过传统的优化方法进行求解。本文提出一种基于大数据的智能基站布设方法,根据实测电磁环境大数据构建基于深度学习的电波传播模型,使传播模型更加精确;采用空间自适应学习方法,在传播模型的基础上构建基站选址优化模型。通过在每次迭代过程中以较小概率选择性能较差的基站布设点,从而避免算法陷入局部最优。

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    • 面向非合作无线网络的频谱态势预测方法

      2022, 20(1):53-57,89. DOI: 10.11805/TKYDA2021155

      摘要 (74) HTML (21) PDF 840.75 K (2430) 评论 (0) 收藏

      摘要:在复杂电磁环境背景下,针对非合作无线网络的频谱态势预测问题展开研究。借助机器学习理论,提取已侦测到频谱态势数据的时、空、频三维特性,并充分挖掘其三维特征内在的相关性,构建有针对性的频谱预测框架,从而有效预判非合作方通信节点的频率调整行为。相关研究结果表明,当非合作无线网络通信过程中存在频率调整行为时,只要能够截获足够的频谱数据,利用开发的频谱预测框架对未来时刻的频率调整行为有效地进行单步或多步预测,就可实现对目标系统未来可能使用的工作频率的精准锁定。精确地瞄准锁定目标系统未来可能使用的工作频率,可为后续通信跟踪及干扰等任务提供关键的技术支持。

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    • >太赫兹科学技术
    • 真空电子器件输出窗次级电子倍增效应研究进展

      2022, 20(1):58-66. DOI: 10.11805/TKYDA2021033

      摘要 (76) HTML (21) PDF 1.07 M (580) 评论 (0) 收藏

      摘要:真空电子器件在毫米波和太赫兹波频段具有大功率的天然优势,可用于构建高效率、大功率的毫米波和太赫兹辐射源,对高功率微波技术及太赫兹技术的发展具有十分重要的意义。输出窗是真空电子器件的关键部件,输出窗击穿是器件失效的主要原因之一,而次级电子倍增效应被认为是输出窗击穿的主要原因。本文梳理了目前分米波及厘米波波段真空电子器件输出窗的研究现状,在此基础上梳理了这一领域未来研究的主要发展方向,以期为未来真空电子器件向更高功率和更高频率等级发展提供参考。

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    • 0.5 THz双电子注返波管注波互作用的高频结构优化

      2022, 20(1):67-73. DOI: 10.11805/TKYDA2021022

      摘要 (124) HTML (18) PDF 1.08 M (638) 评论 (0) 收藏

      摘要:返波振荡器是一种重要的真空电子学太赫兹源,具有高功率、高工作频率和宽带调谐等特点。为提高圆形电子注与光栅慢波结构的互作用,提出一种双电子注嵌入矩形光栅的慢波结构,使电子注与光栅表面电场更好地充分相互作用,从而提高互作用效率和输出功率。通过数值求解和仿真计算其色散特性,结果表明,相比于相同结构参数的普通矩形单栅,该结构可以实现更高的工作频率和耦合阻抗。利用CST进行PIC仿真,优化结构和电子注参数,最终得到工作频率501 GHz,10.6 W的稳定输出。研究成果为设计0.5 THz的返波管提供了理论指导。

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    • 收发异源FMCW太赫兹系统误差分析

      2022, 20(1):74-79. DOI: 10.11805/TKYDA2021035

      摘要 (536) HTML (16) PDF 858.60 K (617) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,随着太赫兹器件研究不断取得进展,对太赫兹收发前端的研究逐渐增多。随着工作频率的增加,以及带宽的增大,由器件非理想性能带来的误差成为影响太赫兹系统性能的重要因素。基于一个采用二级混频设计的收发异源调频连续波太赫兹系统,研究分析了时钟同步误差、调频非线性误差以及IQ不平衡问题所带来的误差。通过对3种误差的建模分析,为后续对误差进行消除和补偿提供了良好的理论基础。

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    • >电磁场与微波
    • 宽波束宽角轴比四臂螺旋天线设计

      2022, 20(1):80-84. DOI: 10.11805/TKYDA2020645

      摘要 (49) HTML (12) PDF 1.13 M (655) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决复杂星体环境多径干扰问题,同时满足卫星在轨高速数据传输对测控信道能力的需求,设计了一种带扼流圈的两臂等幅、相位相差90°馈电的四臂螺旋天线。该天线工作在S频段,具有半空间波束覆盖、主向增益高、宽角圆极化性能优异、体积小、质量轻等特性。实测数据表明,该天线圆极化轴比在±110°范围内小于3 dB,仿真与实测结果一致性好。本文还针对多径干扰问题对特定方向的增益和轴比性能进一步调整优化,以满足不同的使用需求。

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    • >信号与信息处理、计算机与控制
    • 基于无线传输的心电心音监护系统设计

      2022, 20(1):85-89. DOI: 10.11805/TKYDA2020401

      摘要 (319) HTML (19) PDF 886.56 K (529) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有心电心音监测仪覆盖性不足、时效性差等问题,提出了一种基于无线传输的心电(ECG)心音(PCG)监护系统设计。本系统设计有64个监护节点,各节点由传感模块、调理采集模块、存储模块、主控管理模块、通信模块、电源管理模块组成,各节点可对12导联心电信号、HKY-06B心音信号进行同步采集传输,将信息汇总给监护中心并及时处理与反馈,实现远程实时监护,为心血管疾病的早期诊断提供参数依据;适用于医院、社区、灾害救援现场如方舱医院等场所,保证高可靠性的同时极大提高了医护人员的工作效率。

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    • >微电子、微系统与物理电子学
    • 超导单光子探测器用1~2 K制冷机热力学优化

      2022, 20(1):90-96. DOI: 10.11805/TKYDA2020541

      摘要 (58) HTML (24) PDF 1.30 M (576) 评论 (0) 收藏

      摘要:对工作在1~2 K的超导纳米线单光子探测器(SNSPD)用多级脉冲管预冷焦耳-汤普逊(JT)的复合制冷机制冷性能进行了系统的热力学优化研究。阐述了该复合制冷机的结构设计和工作机理;基于热力循环分析提出了焓流模型,同时建立了适用于3 K以下温区的实际流体质量流量模型,并将二者结合,分析复合制冷机的性能;探讨了理想情况下净制冷量随末级预冷温度和上游压力的变化特性,应用所提出的模型通过离散参数拟合方法对二者进行优化。发现对于He-4和He-3工质,多级脉冲管末级最优预冷温度分别为11 K和8 K;以He-4为工质,该复合制冷机能在2.2 K的温度下提供85 mW以上的制冷量;以He-3为工质,能在1.0 K提供18.5 mW的制冷量,该性能能够满足SNSPD的实际应用需求。

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