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2015, 13(2):208-214.
DOI: 10.11805/TKYDA201502.0208
摘要:
太赫兹大气传输是太赫兹科学技术及其应用的重要组成部分，渗透于所有的太赫兹应用技术领域。研究基于辐射传输、色散理论和Van-Vleck Weisskopf线型，结合喷气推进实验室(JPL)数据库，建立了太赫兹脉冲大气传输衰减与色散模型，对0.1 THz~1 THz频段太赫兹辐射在水汽中的吸收衰减特性进行了数值模拟研究，与现有的文献数据进行了比对。通过计算太赫兹脉冲大气传输，分析不同水汽密度和传输距离对波形幅值、相位及频谱特性的影响，得到了3个比较稳定的太赫兹脉冲大气传输窗口0.14 THz~0.17 THz、0.19 THz~0.32 THz和0.32 THz~0.37 THz，为太赫兹通信和时域太赫兹空间传输提供了理论参考。
太赫兹大气传输是太赫兹科学技术及其应用的重要组成部分，渗透于所有的太赫兹应用技术领域。研究基于辐射传输、色散理论和Van-Vleck Weisskopf线型，结合喷气推进实验室(JPL)数据库，建立了太赫兹脉冲大气传输衰减与色散模型，对0.1 THz~1 THz频段太赫兹辐射在水汽中的吸收衰减特性进行了数值模拟研究，与现有的文献数据进行了比对。通过计算太赫兹脉冲大气传输，分析不同水汽密度和传输距离对波形幅值、相位及频谱特性的影响，得到了3个比较稳定的太赫兹脉冲大气传输窗口0.14 THz~0.17 THz、0.19 THz~0.32 THz和0.32 THz~0.37 THz，为太赫兹通信和时域太赫兹空间传输提供了理论参考。
2015, 13(1):1-12.
DOI: 10.11805/TKYDA201501.0001
摘要:
太赫兹光电子学的兴起推动了太赫兹波产生、传输和探测3方面理论和器件的快速发展。通过调控亚波长金属结构与太赫兹波相互作用的特异光学响应，太赫兹超材料和超表面器件已在太赫兹光束整形、导波和调制方面显示了巨大的潜力和优势，并可能推动太赫兹光源和探测器的发展。进一步发展和丰富太赫兹超材料和超表面器件，也将对太赫兹波在传感、通信和雷达等应用方面产生有益影响。本文综述了首都师范大学超材料与器件课题组近年来在太赫兹波段开展的基于超材料和超表面材料的光谱调制器件、光场调制衍射光学元件和主动光学元件的工作，介绍了超材料与器件的基本物理理论以及相应的实验研究成果，希望能够推动超材料与超表面太赫兹调制器件的发展与应用。
太赫兹光电子学的兴起推动了太赫兹波产生、传输和探测3方面理论和器件的快速发展。通过调控亚波长金属结构与太赫兹波相互作用的特异光学响应，太赫兹超材料和超表面器件已在太赫兹光束整形、导波和调制方面显示了巨大的潜力和优势，并可能推动太赫兹光源和探测器的发展。进一步发展和丰富太赫兹超材料和超表面器件，也将对太赫兹波在传感、通信和雷达等应用方面产生有益影响。本文综述了首都师范大学超材料与器件课题组近年来在太赫兹波段开展的基于超材料和超表面材料的光谱调制器件、光场调制衍射光学元件和主动光学元件的工作，介绍了超材料与器件的基本物理理论以及相应的实验研究成果，希望能够推动超材料与超表面太赫兹调制器件的发展与应用。
2016, 14(4):502-507.
DOI: 10.11805/TKYDA201604.0502
摘要:
自旋电子学的某些物理现象，如交换型磁振子、反铁磁共振、超快自旋动力学等，其特征频率刚好处于太赫兹频段。利用相应的自旋电子学现象和原理，研究人员发现和建立了若干新型的太赫兹波产生方法，为新型太赫兹源的实现和发展提供指导方向。这些新型产生方法有：a) 自旋注入产生太赫兹波；b) 基于反铁磁共振的太赫兹波产生；c) 基于超快自旋动力学的太赫兹波产生。理论及实验结果表明，基于自旋电子学的太赫兹产生方法具有较大的潜力，有望推动太赫兹技术的发展。
自旋电子学的某些物理现象，如交换型磁振子、反铁磁共振、超快自旋动力学等，其特征频率刚好处于太赫兹频段。利用相应的自旋电子学现象和原理，研究人员发现和建立了若干新型的太赫兹波产生方法，为新型太赫兹源的实现和发展提供指导方向。这些新型产生方法有：a) 自旋注入产生太赫兹波；b) 基于反铁磁共振的太赫兹波产生；c) 基于超快自旋动力学的太赫兹波产生。理论及实验结果表明，基于自旋电子学的太赫兹产生方法具有较大的潜力，有望推动太赫兹技术的发展。
2010, 8(2):149-154.
摘要:
为了设计一种功能丰富、易于扩展的多媒体处理系统，根据多媒体系统现状及发展趋势，制定了基于嵌入式Linux以及OMAP3530处理器为核心的系统设计方案，该系统具有多媒体模块、网络模块、显示模块及人机交互模块等。在此基础上进行了系统的硬件、驱动及应用层设计，软件平台在Linux内核2.6.28的基础上进行驱动的开发以及编解码算法的移植。实验表明，该系统具有功能多样化、技术一体化、系统集成化等一系列特点。针对不同的用户需求，可进行功能重组，对厂商和终端用户而言，将更加灵活方便，并且具有良好的应用前景。
为了设计一种功能丰富、易于扩展的多媒体处理系统，根据多媒体系统现状及发展趋势，制定了基于嵌入式Linux以及OMAP3530处理器为核心的系统设计方案，该系统具有多媒体模块、网络模块、显示模块及人机交互模块等。在此基础上进行了系统的硬件、驱动及应用层设计，软件平台在Linux内核2.6.28的基础上进行驱动的开发以及编解码算法的移植。实验表明，该系统具有功能多样化、技术一体化、系统集成化等一系列特点。针对不同的用户需求，可进行功能重组，对厂商和终端用户而言，将更加灵活方便，并且具有良好的应用前景。
2010, 8(2):211-214.
摘要:
作为一种快速精确进行超越函数运算的方法，坐标旋转数字计算(CORDIC)算法在现代工程实践中获得了广泛应用。本文简要介绍了该算法的基本原理，给出了具体的计算方法，并以双曲正余弦函数的求取为例，给出了CORDIC算法在FPGA中的实现方法，在集成综合环境(ISE)平台上进行了仿真。结果表明，由于采用了流水线结构，算法精度较高，实时性较好。另外，通过Matlab相应的算法进行了仿真，得出迭代次数和计算误差之间的关系曲线，有助于实际应用中选择迭代次数。
作为一种快速精确进行超越函数运算的方法，坐标旋转数字计算(CORDIC)算法在现代工程实践中获得了广泛应用。本文简要介绍了该算法的基本原理，给出了具体的计算方法，并以双曲正余弦函数的求取为例，给出了CORDIC算法在FPGA中的实现方法，在集成综合环境(ISE)平台上进行了仿真。结果表明，由于采用了流水线结构，算法精度较高，实时性较好。另外，通过Matlab相应的算法进行了仿真，得出迭代次数和计算误差之间的关系曲线，有助于实际应用中选择迭代次数。
2010, 8(3):247-250.
摘要:
为了提高调制器的灵活性和可扩展性，设计了一个中心频率和符号速率可调，且支持多种调制体制的高速通用数字调制器方案，并能产生中频为80 MHz，带宽为7.936 5 MHz的正交相移键控(QPSK)信号和16QAM(正交幅度调制)信号。集中论述基于软件无线电的通用调制算法、符号映射原理和高速成形滤波模块的具体实现。测试结果表明，该方案开放性好，结构简单，体积小，具有一定的实用性和通用性。
为了提高调制器的灵活性和可扩展性，设计了一个中心频率和符号速率可调，且支持多种调制体制的高速通用数字调制器方案，并能产生中频为80 MHz，带宽为7.936 5 MHz的正交相移键控(QPSK)信号和16QAM(正交幅度调制)信号。集中论述基于软件无线电的通用调制算法、符号映射原理和高速成形滤波模块的具体实现。测试结果表明，该方案开放性好，结构简单，体积小，具有一定的实用性和通用性。
2003, 1(1).
摘要:
骨架变换是图像处理的一种重要手段。针对已有的骨架变换方法成编程复杂，或运算速度慢，提出一种快速简便的骨架变换方法。该方法采用起飞—着陆法对二维和三维图像进行距离变换，然后采用局部方向最大值搜索法进行骨架变换。
骨架变换是图像处理的一种重要手段。针对已有的骨架变换方法成编程复杂，或运算速度慢，提出一种快速简便的骨架变换方法。该方法采用起飞—着陆法对二维和三维图像进行距离变换，然后采用局部方向最大值搜索法进行骨架变换。
2010, 8(1):12-14.
摘要:
电子罗盘是一种获取载体姿态航向的设备。介绍磁电子罗盘的工作原理及其具体实现，利用Honeywell的HMC1022双轴磁阻传感器设计了一种小型化的电子罗盘，利用AD623高精密度放大器作信道调理电路，利用低功耗的MSP430微处理器完成A/D转换、方位角计算以及数字化输出等工作。采用置位/复位电路配合微处理器有效解决了传感器失调和漂移的影响。实验表明该系统具有良好的获取航向能力，且运行稳定，功耗低，误差小于1°。
电子罗盘是一种获取载体姿态航向的设备。介绍磁电子罗盘的工作原理及其具体实现，利用Honeywell的HMC1022双轴磁阻传感器设计了一种小型化的电子罗盘，利用AD623高精密度放大器作信道调理电路，利用低功耗的MSP430微处理器完成A/D转换、方位角计算以及数字化输出等工作。采用置位/复位电路配合微处理器有效解决了传感器失调和漂移的影响。实验表明该系统具有良好的获取航向能力，且运行稳定，功耗低，误差小于1°。
2010, 8(1):1-6.
摘要:
有源干扰是雷达电子对抗中最重要的威胁之一，而雷达探测范围是衡量抗干扰性能的基础。为便于在干扰环境中计算雷达探测范围、分析抗干扰性能，在对雷达探测范围理论计算和实际抗干扰措施分析的基础上，给出简化通用的雷达探测范围修正计算模型。该模型仅需计算一系列修正因子，可以简便灵活地应用，并且能够体现对抗干扰的探测范围动态变化，为评估与改进抗干扰性能提供了基础。最后通过仿真实验说明了上述模型的可用性。
有源干扰是雷达电子对抗中最重要的威胁之一，而雷达探测范围是衡量抗干扰性能的基础。为便于在干扰环境中计算雷达探测范围、分析抗干扰性能，在对雷达探测范围理论计算和实际抗干扰措施分析的基础上，给出简化通用的雷达探测范围修正计算模型。该模型仅需计算一系列修正因子，可以简便灵活地应用，并且能够体现对抗干扰的探测范围动态变化，为评估与改进抗干扰性能提供了基础。最后通过仿真实验说明了上述模型的可用性。
2010, 8(4):451-454.
摘要:
针对ISO14443,ISO15693和Tag-it等多种协议，提出了一种新型的基于高级RISC微处理器(ARM)的射频识别系列通用射频卡读卡器的电路设计，并使用加密模块实现了在操作过程中对数据流的加密。介绍了系统组成、工作原理和工作流程，给出了加密电路和射频网络的详细硬件设计，对该设计结果进行了测试及分析，结果表明该电路能对有效范围内的多种类型的卡准确无误地读写和加密。
针对ISO14443,ISO15693和Tag-it等多种协议，提出了一种新型的基于高级RISC微处理器(ARM)的射频识别系列通用射频卡读卡器的电路设计，并使用加密模块实现了在操作过程中对数据流的加密。介绍了系统组成、工作原理和工作流程，给出了加密电路和射频网络的详细硬件设计，对该设计结果进行了测试及分析，结果表明该电路能对有效范围内的多种类型的卡准确无误地读写和加密。
2011, 9(1):7-11.
摘要:
随着互联网的应用发展，用户对带宽的需求日益增大。同时，伴随着宽带接入技术的发展，终端可以同时具有多条网络链接，然而传统传输控制协议(TCP)采取单路通信，因而造成资源浪费。为此，IETF专门提出了多路径TCP(MPTCP)来实现TCP的多路传输，从而提高链路利用率和协议鲁棒性。本文对国内外MPTCP的最新研究成果进行了总结，包括MPTCP的体系结构、路由和拥塞控制等内容，可为国内研究者进一步深入研究提供参考。
随着互联网的应用发展，用户对带宽的需求日益增大。同时，伴随着宽带接入技术的发展，终端可以同时具有多条网络链接，然而传统传输控制协议(TCP)采取单路通信，因而造成资源浪费。为此，IETF专门提出了多路径TCP(MPTCP)来实现TCP的多路传输，从而提高链路利用率和协议鲁棒性。本文对国内外MPTCP的最新研究成果进行了总结，包括MPTCP的体系结构、路由和拥塞控制等内容，可为国内研究者进一步深入研究提供参考。
2010, 8(3):257-260.
摘要:
无线传感器网络(WSN)中的定位技术是目前该领域研究的热点。对无线传感器网络中常用的定位技术进行了概述，着重分析了基于接收的信号强度指示(RSSI)定位技术的误差来源及减小误差的办法。重点讨论了利用CC2431内嵌的定位引擎实现的无线传感器网络定位功能及其原理，并通过实际测试验证了其定位准确度满足本应用需求，最后对该定位系统的各项性能指标进行了全面的分析总结。
无线传感器网络(WSN)中的定位技术是目前该领域研究的热点。对无线传感器网络中常用的定位技术进行了概述，着重分析了基于接收的信号强度指示(RSSI)定位技术的误差来源及减小误差的办法。重点讨论了利用CC2431内嵌的定位引擎实现的无线传感器网络定位功能及其原理，并通过实际测试验证了其定位准确度满足本应用需求，最后对该定位系统的各项性能指标进行了全面的分析总结。
2012, 10(1):22-26.
摘要:
选择有效的方案实现智能电网中的双向实时通信至关重要，电力线载波(PLC)技术提供了一种适合中国国情的低成本解决方案。介绍了OFDM PLC调制技术的优势，通过分析低压电力线通信信道输入阻抗，建立了低压电力线载波模块系统模型。并在关于电力线信道的研究基础上，设计了基于低压电力线的高速载波模块。测试结果表明，该载波模块设计方案具有较高的接收灵敏度和抗噪声能力。
选择有效的方案实现智能电网中的双向实时通信至关重要，电力线载波(PLC)技术提供了一种适合中国国情的低成本解决方案。介绍了OFDM PLC调制技术的优势，通过分析低压电力线通信信道输入阻抗，建立了低压电力线载波模块系统模型。并在关于电力线信道的研究基础上，设计了基于低压电力线的高速载波模块。测试结果表明，该载波模块设计方案具有较高的接收灵敏度和抗噪声能力。
2010, 8(5):569-572.
摘要:
针对传统测量方法和测量仪器无法准确测量失真正弦波或非正弦信号有效值的问题，提出利用美国AD公司的真有效值检测单块集成电路AD536A测量任意高频信号真有效值的方法。从理论上说明平均值测量法测量的有效值与真有效值的区别，分析了当前有效值测量方法的缺点，设计了真有效值检测电路。实验表明，该测量方法和检测电路能实现对任意高频信号真有效值的测量。
针对传统测量方法和测量仪器无法准确测量失真正弦波或非正弦信号有效值的问题，提出利用美国AD公司的真有效值检测单块集成电路AD536A测量任意高频信号真有效值的方法。从理论上说明平均值测量法测量的有效值与真有效值的区别，分析了当前有效值测量方法的缺点，设计了真有效值检测电路。实验表明，该测量方法和检测电路能实现对任意高频信号真有效值的测量。
2015, 13(1):31-34.
DOI: 10.11805/TKYDA201501.0031
摘要:
介绍了太赫兹频段引信天线的优缺点与背景需求。为实现太赫兹频段引信天线工程应用，分析了介质透镜天线在太赫兹频段的工作原理及应用特点，采用H面喇叭嵌装介质透镜天线形成太赫兹频段引信天线，可以有效缩短H面喇叭天线的纵向尺寸。并利用透镜的偏焦技术形成不同波束倾角的引信天线，对不同波束倾角的太赫兹引信天线进行了仿真计算，仿真计算结果验证了该技术方案的可行性。
介绍了太赫兹频段引信天线的优缺点与背景需求。为实现太赫兹频段引信天线工程应用，分析了介质透镜天线在太赫兹频段的工作原理及应用特点，采用H面喇叭嵌装介质透镜天线形成太赫兹频段引信天线，可以有效缩短H面喇叭天线的纵向尺寸。并利用透镜的偏焦技术形成不同波束倾角的引信天线，对不同波束倾角的太赫兹引信天线进行了仿真计算，仿真计算结果验证了该技术方案的可行性。
2010, 8(1):67-70.
摘要:
TMS320DM642平台上实现TCP/IP通信，可为嵌入式多媒体系统的网络应用提供技术支持。分析TMS320DM642芯片功能和LWIP(轻量级网络协议)层次结构，通过LWIP的移植，实现TMS320DM642非NDK(网络开发者套件)解决方案的TCP/IP网络通信，实例验证了LWIP移植方法的有效性。
TMS320DM642平台上实现TCP/IP通信，可为嵌入式多媒体系统的网络应用提供技术支持。分析TMS320DM642芯片功能和LWIP(轻量级网络协议)层次结构，通过LWIP的移植，实现TMS320DM642非NDK(网络开发者套件)解决方案的TCP/IP网络通信，实例验证了LWIP移植方法的有效性。
2013, 11(4):583-587.
摘要:
针对目前井下人员定位系统存在的问题，提出一种基于步行者航位推算的辅助定位方法。利用低成本的惯性测量单元(IMU)和磁力计，设计稳定的姿态与航向参考系统(AHRS)，利用惯性导航的相关理论，并通过分析人员步行姿态，进行零速修正(ZUPT)，组成步行者航位推算系统，对井下人员进行实时航位推算。以实验室大楼走廊模拟井下矿道环境进行航位推算实验，实验结果表明，本方法对人员行走距离和方向做出良好的推算，能成为现有井下定位的有效补充，提高人员定位精确度。
针对目前井下人员定位系统存在的问题，提出一种基于步行者航位推算的辅助定位方法。利用低成本的惯性测量单元(IMU)和磁力计，设计稳定的姿态与航向参考系统(AHRS)，利用惯性导航的相关理论，并通过分析人员步行姿态，进行零速修正(ZUPT)，组成步行者航位推算系统，对井下人员进行实时航位推算。以实验室大楼走廊模拟井下矿道环境进行航位推算实验，实验结果表明，本方法对人员行走距离和方向做出良好的推算，能成为现有井下定位的有效补充，提高人员定位精确度。
2010, 8(6):647-651.
摘要:
伪码跟踪环的设计是实现非相干扩频接收机的关键环节。为了实现非相干扩频接收机的伪码跟踪，设计了能量归一化的延迟锁定跟踪环，给出了环路的实现结构及环路参数的计算方法。分析了非相干扩频的特点，指出环路设计的关键点，在此基础上阐述了码环鉴别器、环路滤波器、超前滞后码发生器的设计及实现方法，并给出一套具体的实现参数。Modelsim仿真结果及FPGA实测数据表明所设计的环路能对伪码进行精确跟踪。
伪码跟踪环的设计是实现非相干扩频接收机的关键环节。为了实现非相干扩频接收机的伪码跟踪，设计了能量归一化的延迟锁定跟踪环，给出了环路的实现结构及环路参数的计算方法。分析了非相干扩频的特点，指出环路设计的关键点，在此基础上阐述了码环鉴别器、环路滤波器、超前滞后码发生器的设计及实现方法，并给出一套具体的实现参数。Modelsim仿真结果及FPGA实测数据表明所设计的环路能对伪码进行精确跟踪。
2015, 13(1):76-79.
DOI: 10.11805/TKYDA201501.0076
摘要:
超宽频带传输在短距离内(通常10 m范围内)利用自身的带宽优势，可以通过较低的能量(功率谱密度小于-41.3 dBm/MHz)和较大带宽(超过500 MHz)进行高速通信(100 Mb/s以上，理论上可以达到1 Gb/s)。超宽频带通信技术与多入多出技术的结合还可以进一步增加通信容量。作为超宽带通信应用中重要的一环，超宽频带天线的优化设计显得尤为重要。超宽频带天线为带宽超过500 MHz或相对带宽大于20%的宽频天线。本通信选取最具代表性的Vivaldi天线为例，通过统计优化算法对多目标任务进行优化，得到130 mm ×100 mm尺寸天线的-10 dB带宽达2.4 GHz。该设计方法对宽频带、多参数天线设计有较好的借鉴。
超宽频带传输在短距离内(通常10 m范围内)利用自身的带宽优势，可以通过较低的能量(功率谱密度小于-41.3 dBm/MHz)和较大带宽(超过500 MHz)进行高速通信(100 Mb/s以上，理论上可以达到1 Gb/s)。超宽频带通信技术与多入多出技术的结合还可以进一步增加通信容量。作为超宽带通信应用中重要的一环，超宽频带天线的优化设计显得尤为重要。超宽频带天线为带宽超过500 MHz或相对带宽大于20%的宽频天线。本通信选取最具代表性的Vivaldi天线为例，通过统计优化算法对多目标任务进行优化，得到130 mm ×100 mm尺寸天线的-10 dB带宽达2.4 GHz。该设计方法对宽频带、多参数天线设计有较好的借鉴。
2010, 8(3):313-317.
摘要:
高速数据采集系统是现代雷达信号处理不可缺少的重要组成部分。文章以宽带侦察接收机信号处理为应用背景，论述了一种基于带通采样的高速数据采集系统的设计方案。该方案以Xilinx公司Virtex-5系列FPGA为平台，控制高速模数转换器ADC08D1000，完成数据采样、传输、存储、信号处理功能，并选取高速FIFO作为存储设备，解决数据率转换问题。该系统实现了软件、硬件设计，测试结果验证了方案的可行性。
高速数据采集系统是现代雷达信号处理不可缺少的重要组成部分。文章以宽带侦察接收机信号处理为应用背景，论述了一种基于带通采样的高速数据采集系统的设计方案。该方案以Xilinx公司Virtex-5系列FPGA为平台，控制高速模数转换器ADC08D1000，完成数据采样、传输、存储、信号处理功能，并选取高速FIFO作为存储设备，解决数据率转换问题。该系统实现了软件、硬件设计，测试结果验证了方案的可行性。
