2019, 11(1):1-7. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.001 CSTR:
摘要:本文提出了两种分别应用于全向以及定向圆极化天线的小型化设计.这两种天线设计方案是基于电偶极子与磁偶极子的有机结合.全向圆极化方向图具有很广的覆盖范围及避免极化失配的特点,非常适合应用于移动物联网以及卫星间通信等.对于两组水平放置的电磁偶极子,如果采用等幅激励且相位相差90°,会产生全向的圆极化方向图.本文介绍了一种工作在下一代移动通信28 GHz频率的呈车轮形的紧凑全向圆极化天线.整个天线印刷在直径仅4 mm的圆形介质板上,且具有宽带高效率等良好电器特性,非常适合应用于5G小型化移动通信终端.定向圆极化天线具有高增益且避免极化失配的特点,广泛应用于卫星移动通信终端中.两组正交放置的电磁偶极子如果等幅且同向激励,会产生定向呈心形的辐射方向图.本文还介绍了一种电小且高辐射效率的惠更斯天线,该天线有机结合了两个电小的辐射单元,形成结构紧凑的定向圆极化天线,非常适合卫星通信以及无线能量传输等应用.
2019, 11(1):8-12. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.002 CSTR:
摘要:本文介绍了一种低剖面小型化圆盘加载单极子天线.通过盘加载的方式,在中心频率5.8 GHz处,首先将单极子天线的剖面从大约12.9 mm(0.25λ0)降低到2 mm(0.039λ0),实现了低剖面的特性.加载在单极子天线上方的圆盘,尺寸大概为21 mm(0.41λ0),因此天线具有结构紧凑的特点.接着,为了使天线具有良好的匹配,在加载圆盘四周加入4个接地通孔,并且在馈电端口加入集总电感.最终,天线在中心工作频率5.8 GHz处实现了反射系数-15 dB的匹配性能.
2019, 11(1):13-16. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.003 CSTR:
摘要:本文提出一种结构紧凑且固有倾斜辐射波束的圆极化天线.通过使用一对正交的互补源,将在俯仰面的倾角方向上产生圆极化波.为了验证方法的可行性,该天线主要由扇形的单极子、短路钉和L型的接地板组成.短路钉一端连接单极子天线,另一端连接接地板的水平部分,从而形成一个环路辐射单元.研究结果表明:该天线的最大辐射增益在θ=60°,φ=90°的方向上,具有6.2%左右的3 dB轴比工作带宽.同时,相较于现有的倾斜波束圆极化天线,它的结构更加紧凑,适用于小型化的设计需求.
2019, 11(1):17-22. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.004 CSTR:
摘要:本文提出了一款基于波导结构的紧凑型电介质加载双极化天线.通过采用在传统波导内加载电介质材料的方法,可以有效减小波导尺寸,从而达到天线小型化的目的.针对波导结构口径天线高后瓣辐射的问题,本文提出了一种在波导金属壁上添加矩形槽孔的方法,该方法的原理不同于扼流环结构.相比之下,矩形槽孔具有结构简单、尺寸小、加工方便等优点.通过电磁场全波仿真分析,可以发现所提出的天线具有阻抗带宽宽(大于40%)、增益高(8.6±0.6 dBi)、辐射性能稳定等优点,有很大的潜力,可以应用在如卫星通信等X波段的各种应用场景中.
2019, 11(1):23-29. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.005 CSTR:
摘要:本文对容性支节加载的小型化超表面天线进行了分析与设计.通过在方形贴片上引入一对容性负载支节,可以有效地降低超表面单元的工作频率,从而将传统方形贴片超表面单元的尺寸减小55%.在单元设计的基础上,设计了一款4×4阵列的超表面天线,并采用特征模分析(CMA)解释了超表面天线的辐射机制.为了验证设计思路,对天线进行了加工和测试,测量的-10 dB阻抗带宽为21.7%,并在工作频带内保持6 dBi的辐射增益.
2019, 11(1):30-34. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.006 CSTR:
摘要:能够支持双低频4T4R的MIMO基站阵列天线已成为目前运营商布网主流,当采用常规设计时,往往造成天线尺寸过大、风载荷过高等问题.在MIMO阵列天线小型化设计时,由于各阵列间距离缩小,电磁耦合急剧上升,导致各天线水平面波束宽度恶化,性能下降严重.针对此问题,提出了一种小型化阵列天线设计方法.采用波束合成技术,利用一种功率比随频率变化的新型不等功分电桥复用一组辐射单元,这样每列天线均可复用一个窄波束宽度单元,再通过该窄波束单元与其他宽波束单元合成理想的水平面波束宽度,提升天线覆盖性能.实测结果表明:采用本文阵列天线设计方法能够得到收敛的水平面波束宽度,范围在56°~68°,同时具有较好的增益和系统隔离度,大幅改善了天线性能.
2019, 11(1):35-39. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.007 CSTR:
摘要:本文提出了一款具有高前后比的45°线极化水天线.天线利用电偶极子作为馈电结构,实现了边射的辐射特性.通过减小电偶极子与地板之间的距离,能量被束缚在电偶极子与地板之间,减少了水介质损耗所引起的能量.天线的反射系数在828~873 MHz频段内小于-10 dB.在整个工作频段内,天线的增益在7.73 dBi左右,辐射效率达到了70%以上.
2019, 11(1):40-46. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.008 CSTR:
摘要:基于特征模理论,给出了一种适用于室内环境的16端口多输入多输出(MIMO)立方体天线设计.首先利用特征模理论在对一个矩形金属片进行模式分析的基础上,同时激励金属片的不同模式,设计了一款工作于5.150~5.875 GHz的高隔离度的4端口MIMO天线单元,并引入人工磁导体(AMC)表面代替原天线的地板,大大降低了天线的剖面.进一步地,围绕立方体环绕一周组成4×4端口的MIMO立方体天线,在较小的空间内实现了天线的多端口与多极化.仿真和测试结果表明:天线在5.150~5.875 GHz频段内端口反射系数Sii<-10 dB,端口间隔离度|Sij|>20 dB.
2019, 11(1):47-52. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.009 CSTR:
摘要:负μ传输线是一种通过串联电容加载来获得等效负磁导率的人工电磁材料,利用其零传播常数的性质,可以设计具有无限大波长且谐振频率与尺寸无关的谐振器,从而实现天线的小型化和宽带化.本文以基于分段线结构的负μ传输线为例,分别设计了具有宽带特性的电偶极子和环天线.测试结果表明长度为107 mm(1.03λ0@2.9 GHz)的电偶极子可获得的阻抗带宽约为1.4 GHz(2.2~3.6 GHz,48%),并且该天线在工作带宽内具有稳定的E面方向图.直径为52 mm(0.5λ0@2.9 GHz)的环天线可获得的阻抗带宽约为1 GHz(2.4~3.4 GHz,34%),并且环上具有均匀的电流分布,从而具有磁偶极子的辐射特性.测试和仿真结果吻合较好.
2019, 11(1):53-56. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.010 CSTR:
摘要:圆极化天线在卫星导航通信、雷达及信息对抗上有非常重要的作用.本文提出了一种工作在GPS L1频段(1.575 GHz)上的小型圆极化天线,它具有较低的剖面和较小的尺寸,结构紧凑、馈电简单,并呈现良好的全向圆极化特性.天线的辐射结构由一个4轴弧形贴片和直接馈电的金属柱组成,同时,贴片内环引入额外的弧形枝节,外环枝节的末端引入4个短路探针来实现天线的小型化.通过Ansoft HFSS 16.1对该天线进行仿真验证,结果表明,该圆极化天线在1.575 GHz频段上具有良好的驻波特性,且工作频带内的轴比<3 dB,最高增益达到0.2 dBic.
2019, 11(1):57-60. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.011 CSTR:
摘要:本文提出了一个基于TM50模的高增益方形贴片天线.在TM50谐振模式下,天线表面会有2段与辐射边缘相反的电流,通过在天线表面开槽,可使贴片表面的2段反相电流各自形成回路,从而很好地去除TM50模的4个旁瓣.与此同时,由于削弱了反相电流,开槽后的天线是由3段同相电流叠加而成,这就等同于3个工作于TM10模的天线单元共同作用的效果.通过调节槽型缝隙,天线单元最大增益可达到13.3 dB.
2019, 11(1):61-67. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.012 CSTR:
摘要:消费级无人机已成为新型对地影像获取平台.本文依据倾斜摄影原理及消费级无人机自身特性提出了不同的航线规划方法,具体可分为全覆盖航线、环绕航线、垂直航线以及等高线航线.为实现倾斜影像获取的高效、稳定,设计并编写了基于Android平台的无人机倾斜摄影地面站,该地面站可驱使无人机自动依照规划任务完成倾斜摄影工作,大幅度降低了倾斜摄影技术的使用难度及工作量,提高了消费级无人机倾斜摄影的能力及产品的精度.
2019, 11(1):68-76. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.013 CSTR:
摘要:使用传统协同过滤的方式进行推荐往往会忽视音乐底层特征.通过将音乐的音频特征与歌词信息进行多模态融合,并将融合后的特征信息作为协同过滤推荐的补充,提出了一种基于多模态的音乐推荐系统.主要探讨了音频特征与歌词信息的提取,并在提取歌词信息时利用LDA主题模型进行特征降维.针对多模态融合问题,使用一种特征级联早融合法(EFFC)融合方式,并将多模态融合后的结果与单模态结果进行了比较.对于结果的推荐,以多模态特征信息为依据建立用户兴趣模型,并将该模型通过LSTM神经网络,以过滤与优化协同推荐的用户组.结果表明,基于多模态的音乐推荐系统将推荐结果的误差项平方和(SSE)由传统的2.009降至0.388 6,验证了该方法的有效性.
韩其飞 , 薛丰昌 , 何天豪 , 周洋 , 范晓璐 , 陈姗姗
2019, 11(1):77-84. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.014 CSTR:
摘要:当前行政区划调整评价方法以定性的、经验式的判断占主导地位,缺乏有效的定量分析,其合理性存在争议.本文基于地理信息系统(GIS)势力圈技术,将基于势力圈测度结果得出的南京市行政调整方向与实际调整方案进行比较,分析南京市3次行政区划调整的合理性.结果显示,基于势力圈测度的行政区划调整方向与实际行政区划调整方案基本吻合,说明了实际调整方案的合理性.值得指出的是,行政区划问题属于上层建筑范畴,与政治、文化、历史等因素密切相关,不能完全按照定量分析的结果来进行具体的划分.
2019, 11(1):85-90. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.015 CSTR:
摘要:能见度作为重要的气象观测因素之一,影响高速公路行车安全.基于视频资料的能见度计算方法类似于人眼的感知方式,具备对恶劣天气条件和复杂场地的适应性.基于安徽省2016年10月17日、12月1日和7日的3次大雾天气过程,选取跨省分布的3个高速公路站点,使用对应时次下视频图像灰度值均方差与能见度观测值建立计算模型.结果表明:1)随着大雾天气过程变化,模型计算结果较好体现了能见度的变化规律,对高速公路行车具有指导意义;2)基于视频图像的能见度计算方法类似于人眼观测,能见度越高,人眼分辨地物清晰度越高,图像均方差越大;3)由于监测原理和环境差异,能见度测量值与模型计算结果之间存在误差,理论上大雾空间分布越均匀,能见度仪和监控摄像头距离越近,计算误差越低.
2019, 11(1):91-100. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.016 CSTR:
摘要:运用广州白云机场C波段雷达回波强度及径向风资料对华南前汛期强降水过程进行雨带降水估计及其移动特征预测.C波段雷达在雨量充沛地区的强降水背景下,尽管回波强度被衰减,但是近距离范围内其探测云雨精细化结构的能力较强.所采取的雷达数据质量控制系列处理,能够保留雷达数据原有特征,有效滤去杂波和噪声并缓解雷达低仰角数据杂波多、体扫面上沿径向远近高度差较大的问题,并对降水估测提供了技术保障.最优化雷达Z-I强降水估测方法基于单次过程体扫信息,具有计算简洁快速的特点,但是同一体扫面上云状差异对最优化方法参数值比较敏感,混用相同参数,影响降水估测效果.对同一体扫面上雷达云状回波进行区域划分,并选择对应测雨站点,做最优化参数分别确定,有效改善最优化雷达降水估测,提高了C波段雷达在机场近距离范围的应用效果.运用雷达体扫时间分辨率高的特点,识别雷达径向风辐合线以及强回波中心位置,并分别应用外推法预测雨带走向、移速等,验证效果良好.
2019, 11(1):101-109. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.017 CSTR:
摘要:采用安徽省15站近60年来的降水资料,研究了季节和年雨日、降水量及雨强的气候变化特征.结果表明:1)空间分布上,雨日、降水量"南多北少",雨强中北部地区相当,皆小于南部地区;雨日数南北在冬春季相差较大,降水量夏季最多、冬季最少,雨强上南北在春季相差较大;雨日、降水量及雨强在年和季节上基本呈现显著正相关关系.2)时间演变上,雨日在减少,降水量、雨强在增多(大),且表现为两阶段的变化特征;小波分析显示约10 a的年代际周期变化,雨日上存在、降水量上在衰减、雨强上则不明显,约5 a、3 a的周期变化存在较多;雨日在春秋季减少明显,降水量春秋季减少,夏冬季增加但不明显,雨强尤以夏冬季增大明显;无论是年还是各季节的时间演变上,降水量与雨日、雨强均呈显著正相关,但雨日与雨强之间相关性则差些.
2019, 11(1):110-120. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2019.01.018 CSTR:
摘要:利用河北省及周边73个台站1961—2010年春季、秋季降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,应用SVD等多种统计方法探讨了河北春秋季降水异常变化及其与对流层中低层环流的可能联系.研究结果表明:河北省春秋季降水异常存在全省一致和南—北相反两种模态.春季,当500 hPa平均高度场上东西伯利亚海出现负异常,我国东北地区到日本海为正异常时,河北春季大部分地区降水偏多(石家庄表现最明显);反之,河北春季大部分地区降水偏少.秋季,当欧洲的西北部500 hPa平均高度场为负异常时,河北大部秋季降水偏少(中部表现最明显);反之,河北秋季降水偏多.春秋季干旱的出现与贝加尔湖阻高(或高脊)及东亚大槽偏强有关.850 hPa偏南风减弱是导致春秋季干旱的重要原因.
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