随着网络技术和网络经济的发展,网络对企业和个人的重要程度不断地增加。同时,网络中存在的安全漏洞却也在相应地增加,网络安全问题所造成的影响也会越来越大。网络攻击的威胁越来越受经济利益驱使,朝着规模化、智能化和产业化发展。本文主要研究的是针对E1承载信道作比特流分析的流量清洗,从协议分析方法和信源编码分析两个方面分析。

整流电路是无线能量传输的关键器件之一。传统的整流电路与天线一体化设计是将整流电路的输入端口及接收天线的馈电口的阻抗分别匹配至50Ω再相连。以此方法设计的整流电路与天线一体化设计存在插入接口损耗和额外的匹配微带线的缺陷,间接导致射频-直流(RF-DC)的转换效率偏低。因此,本文设计了一款整流电路的输入端口及接收天线的馈电口实现共轭匹配的整流电路与天线一体化设计,其工作频率为3.5GHz,在输入功率为6dBm情况下可获得最佳射频-直流(RF-DC)转换效率63.5%,同时在-9dBm～10dBm的输入功率范围内可实现超过30%的射频-直流(RF-DC)转换效率。

无线通信系统的快速发展对系统传输带宽和信号的峰均比的要求急剧增加,针对新一代基站固态功放的宽带应用需求,本文设计了一款混合连续型宽带Doherty功率放大器(DPA)。将DPA的主功放设计成混合连续模式,兼顾主功放在饱和与回退时的基波与二次谐波输出负载阻抗,改善DPA的带宽与回退效率。双阻抗匹配舍弃负载调制网络处的四分之一波长逆变线,后匹配拓展带宽,使拓扑结构更为简化。主辅功放均选用Cree公司CGH40010F晶体管,加工并实测,结果表明该DPA在2.8-3.6GHz频段内,饱和输出功率为43.2-44.3dBm,饱和增益大于8.5dB,饱和漏极效率62%-69%,功率回退6dB时漏极效率在50%-58%。

本文提出了一种新型的柔性标签天线,具有抗金属和双工作频段特性,尺寸为76.5mm×26.6mm×3.18mm,集成在柔性介质基板上,可应用于曲面结构的金属表面。该标签天线设计采用了微带天线的形式。通过在铝箔上蚀刻T形的缝隙电路结构实现辐射,并对其变形和拓展实现标签天线与芯片阻抗的共轭匹配。通过将T形缝隙的右臂延伸至介质基板的末端形成开路,可以使天线产生两个临近的谐振点,从而使天线具有双工作频段。使用Ansoft HFSS软件进行仿真,得到的双频段标签天线的两个中心工作频率分别为869MHz和927MHz,并计算得到标签在两个工作频段内的最大读取距离分别为7.9m和5.3m。

为了提高射频前端电路的效率和减少电路尺寸,本文提出了功放天线一体化设计方法。这种设计方法直接将功率放大器与天线集成,而无需任何的匹配电路,在不影响效率和输出功率的情况下,有效减少射频前端的损耗和电路尺寸。基于功放天线一体化设计方法,设计了工作在2.45 GHz的F类功率放大器和贴片天线,通过对比一体化设计与独立设计,测试结果表明在工作频率下的一体化设计比独立设计的附加效率(power added efficiency, PAE)提高了9.2%,电路尺寸减少了43.5%。

针对信号带宽的增加所导致的数字预失真反馈回路的模数转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC)采样率受限的问题,提出了基于带限分解向量旋转(Band Limited Decomposed Vector Rotation, BL-DVR)模型的数字预失真模型,从而更好地对宽带功放的非线性引起的带内失真与带外频谱扩展进行补偿。通过在DVR模型后添加数字有限长单位冲激响应(Finite Impulse Response, FIR)低通滤波器,对预失真信号进行带限,从而获得了更好的预失真效果。本文使用带宽为100MHz的5G新空口(New Radio, NR)信号作为激励信号,对中心频率为2.6GHz的SKY66317-11高效率功放进行数字预失真线性化实验。实验结果表明,预失真后的功放输出信号的误差向量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)从3.69%降低到1.20%,邻信道功率比(Adjacent Channel Power Ratio, ACPR)在频率偏离±65MHz的位置分别改善了14.87dB与16.82dB。

本文提出了一种带有高选择性透射窗口的双吸收带的频率选择吸波器。该吸波器具有一个可近乎透明传输的通带,并且在这个透射窗口两边分别具有一个高效吸收带,同时对不同非损耗层的设计,该透射窗口可以具备高选择性。此吸波器采取双层平面结构,包括上层的电阻性损耗层和下层的非损耗的带通频率选择表面层,两者的结合就实现了吸波-透射-吸波的功能。仿真结果表明,该吸波器透射窗口在4.35GHz频点附近,最低插入损耗仅为0.7dB。反射率低于-10dB的频带范围为2.3-7.7GHz,相对带宽为102%。低频侧和高频侧的相对吸收带宽分别为58%和50%,最高吸收率分别达到了99%和98%。

本文在Longley-Rice模型基础上,通过分析构建有效模型,选择相关系统参数和环境参数,对着陆场三种典型架设基站环境进行仿真,并与实测结果进行比较分析,该模型可以很好预测信号衰减,可以作为系统方案设计技术依据。

基于门限值的能量检测是一种常用频谱感知技术,传统单门限能量检测方法不灵活且不准确。本文提出了一种基于双门限分簇自适应协作频谱感知算法。首先,基于噪声不确定性设置双门限值,在双门限值范围外进行硬判决,否则进行软判决。根据判决结果,基站将传感器节点划分为不同的簇。融合中心根据融合规则,设置分簇门限值,进行进一步频谱检测。仿真结果表明,该算法可以提高频谱感知的准确性,避免不必要的能量消耗。

本文设计了一种无源超高频(UHF)可穿戴射频识别(RFID)电子标签,可实现对人体体温的无线监测。传统超高频RFID电子标签,只能对物品的身份信息进行识别,而无法对生物体征(如体温、血压、心率)进行识别。近几年来随着物联网的逐渐普及,对健康医学领域的实时监测的需求也在逐渐增加。本文基于RFID识别传感一体化技术,提出了一种无源超高频可穿戴电子标签。该电子标签主体为一折叠结构的微带天线。通过在微带天线顶部金属贴片上蚀刻H形缝隙结构实现了天线的有效辐射。并且,通过调节H形缝隙的尺寸参数使得天线阻抗与RFID芯片的阻抗达到共轭匹配。仿真结果表明当电子标签靠近人体1mm放置时仍能良好工作,标签天线的仿真增益为-6.0dBi,电子标签的灵敏度为-10 dBm,最大可读取距离为5.1米。

本文提出了一种基于正交耦合器和BST可调电容器的反射式移相器的设计。BST材料的介电常数随偏置电压所提供的不同的静电场而发生变化。因此,通过控制外部电压,可以连续地获得有效的变化介电常数和移相器的反射相位。利用PLD技术实现了0.3μm厚的BST薄膜,并采用微加工和氧化铝衬底组成的可调谐电容来测试其微波性能。通过将耦合器和采用钛酸锶钡薄膜可调电容器构成的反射负载相结合,在微带线上设计了DC偏置电路,用于施加直流电压。在0V至60V电压范围内,通过测试和分析,获得BST薄膜的介电常数调谐范围为310-455。通过ADS和HFSS的仿真模拟,在提供不同的偏置电压BIAS可在25GHz-45GHz频率范围内实现了90°相移和2.9dB插入损耗,S参数仿真结果表明,所设计的移相器具有令人满意的传输特性。

基于海量频谱数据开展电磁环境大数据分析挖掘技术研究,从频谱监测大数据中发现基于事件序列的频谱使用规律,对频谱的发展状况进行预测,并能够从频谱大数据中发现异常的频谱使用情况。基于网络的用频装备在通信过程中,通信链路拓扑和各通信节点的通信量有着潜在的规律性,通过对频谱监测大数据的深度挖掘,可以实现通信网络绘制与复现。

传统物联网简单场景中微功率传感器长期处于深度休眠状态。依靠内部设置的定时上送时间间隔,按时苏醒并进行数据的测量和报文上送。而无线接收网关仅仅作为一个接收装置被动接收各个传感器上送的报文。当网关下属的传感器较多的情况下不可避免会发生多台传感器同时要求上送报文,造成传输的等待甚至丢包,降低通信效率,增大传感器的功耗。本文提出一种微功率无线网络通信中自适应时隙调度控制方法,在传感器入网申请时上送自身上送报文的特征参数,网关根据传感器的特征参数自动设置传感器的报文上送时隙,该方法无需传感器的对时就能使得各个传感器有序进行报文上送,提高通信效率,降低传感器报文的重复发送带来的额外功耗。

因构成无线传感器网络的传感器节点采用容量有限的电池供电,其生存时间有限,限制了网络的适用范围和发展。利用充电小车给传感器充电是解决传感器网络能量不足的一种重要方法。现有研究未考虑节点能量消耗值的随机动态变化,而这是传感器节点能耗的重要特征。本文综合考虑传感器节点的距离、覆盖面积和剩余生存时间,提出了一种能使小车实现自动优化路径的多车动态传感网络的路径规划算法,仿真结果表明,所设计的算法可以有效降低充电延迟和死亡节点数,改善网络生存期等性能。

针对现有荧光检测系统结构复杂、体积较大、且检测下限高的缺点,本文设计完成了一种基于锁定放大的微弱荧光检测仪,该检测仪采用硅光电倍增管作为光电转换器件,采用锁定放大技术结合暗电流调零技术实现微弱荧光信号的检测。选取10-11mol/L～10-6mol/L的ATP标准品样本,本文设计完成的检测仪的检测值与商用的ATP检测仪作为对照,检测相同的ATP标准品样本,实验结果表明,两种检测系统具有很好的一致性,且本文设计完成的检测仪仅需1min即可完成一个样本的检测,检测精度较为准确。

EAS(Electronic Article Surveillance)系统在超市、图书馆等公共场所进行监控防盗过程中,系统检测电子标签时易受到各种电磁干扰,导致误报率高和处理速度慢。针对上述问题,设计一款基于DSPF28335的收发一体射频EAS系统平台,接收信号通过由传感器、滤波器、运算放大器所组成的接收通道,送入DSPF28335进行采样和处理,通过对系统降噪,提高系统抗干扰能力。利用标签信号的幅频特性,提取标签信号特征完成标签信号的处理和快速判断。在对整个系统的测试过程中,该装置处理信号能力快且抗干扰能力强,系统误报率低于1%,能够快速检测出标签信号,实用性很强。

直扩系统具有功率谱密度低、信号隐蔽性好、多址通信能力强,抗噪声/干扰能力强等特点,在航天测控系统中得到广泛应用,但其自身抗干扰能力有限,需开展直扩测控系统中窄带干扰抑制技术的研究。本文介绍了基于变换域的FFT变换干扰抑制算法和SVD奇异值分解干扰抑制算法,并对FFT变换干扰抑制算法进行了加窗处理和重叠变换改进设计与仿真。通过仿真对比,改进设计后干扰的频谱泄露大为降低,同时减小对有用信号的损伤。该方法在数字电路中易于实现,对数字接收机的设计具有较大的参考价值。

在传统无线通信系统中,射频功率放大器的非线性是信号失真与频谱再生的主要原因。目前正在大规模建设的第五代移动通信系统(俗称5G)具有非常宽的调制带宽和非常高的调制度,使功放的非线性失真变得更加严重。因此,宽带功率放大器的线性化问题成为了5G通信系统的研究重点。本文针对5G功放的非线性,分别采用动态偏差减少(Dynamic deviation reduction,DDR)模型、记忆多项式(Memory Polynomial,MP)模型和广义记忆多项式(Generalized Memory Polynomial,GMP)模型对5G宽带射频功放建立数字预失真器。最后,使用100MHz带宽的5G-NR信号,对中心频率3.5GHz的AB类功放进行预失真线性化实验验证。实验结果表明DDR、MP以及GMP三个数字预失真模型均能对5G功放进行线性化,而且被测功放的相邻信道功率比(ACPR)改善最高可达12dB。DDR、MP和GMP数字预失真器对5G功放的非线性具有显著的抑制作用,因此以上三个模型均可应用于5G功放的线性化。

核偏最小二乘(KPLS)能够有效解决数据间的非线性问题并提高质量预测精度,在工业过程监测和质量预测中得到了广泛的应用。良好的KPLS质量预测模型要求核函数同时具备内插和外推能力。然而,传统的单核核函数只能表现出其中一种能力。为了克服这一缺点,本文提出一种混合核KPLS方法用于非线性工业过程质量预测。然后,通过使用遗传算法对混合核函数参数及权重进行优化选取,提高质量预测精度。最后,通过使用田纳西-伊思曼过程的使用实例,说明了该方法的实用有效性。

由于新冠状病毒爆发的影响,人脸识别技术因其不需要直接接触、友好快捷等特点,得到广泛关注。本文提出并搭建了一种以i.MX6ULL为硬件平台的嵌入式人脸识别系统,通过摄像头进行图像采集,将采集到的图像转化为数字信号传输给主控芯片;主控芯片接收到数据后,经预处理、人脸检测、人脸提取与特征降维、人脸识别等处理过程后,得到识别结果;最后识别结果通过显示屏进行输出。经测试表明,在实验室等人员较少、人员变动较小的场景下,该系统成功满足了身份验证的基本需求,具有较高的识别速度和较高的准确率。