下一代移动通信网络将有效覆盖各类智能设备、工业物联网及车联网等应用，对不同应用中信息传输的可靠性、安全性及传输时延提出了更高的要求。本文提出一种基于载波序号调制(Orthogonal frequency division multiplexing with index modulation, OFDM-IM)的多分集传输方案，可有效提升高可靠低时延通信(ultra Reliable and Low Latency Communication,uRLLC)场景中信息传输的可靠性及系统调制解调的计算复杂度。为了降低接收端的计算复杂度，本文提出一种用于多分集OFDM-IM系统的基于单个子载波计算的接收机算法，通过将基于子块计算过程分解为两步计算的方式来降低解调过程的计算复杂度。计算机仿真结果证明了本文提出的多分集OFDM-IM可以获得比传统单个符号多次重发方式获得发送分集增益更优的误比特性能。

本文提出了一种新型的具有锥状波束辐射方向图宽带天线。该天线的工作频率范围为6.14GHz至20.37GHz。该天线结合了渐变型单圆锥、弯折短路金属柱，锥形金属腔和同轴馈电，提供了宽频带和锥状波束辐射方向图，并且具有较高的增益。仿真结果表明，该天线的阻抗带宽（VSWR<2.0）为118.5%。该天线在整个频率范围内保持良好的锥状波束，且工作频率12GHz处最大辐射增益为7.8dBi。该天线具有低剖面、低成本和高功率容量等优点。

针对恶劣环境下无线传感器节点所面对的瞬时大数据量接收和发送这一课题,本文提出一种基于双处理器双频通信的无线传感器节点设计方案。通过将数据采集及节点间相互通信分配到功能相互独立的处理器,来提高系统对瞬时大数据量的处理能力。并提出一种基于不同频段切换的通讯方案,在普通环境下使用2.4GHz高频低能耗频段,而在特定环境下切换至适应能力强的433MHz频段以保证正常通信。在大量恶劣环境下瞬时高数据量的仿真环境中,该方案得到了极佳的实时数据处理能力及通信保持能力。

在PON阵型方向回溯天线中,需要在原位消除带通滤波器的固有寄生效应。采用级联L-C等效电路实现的3GHz内的低通特性,在通带2.4-2.5GHz范围内,带内衰减小于2dB,起伏小于1dB,2.2GHz以下以及2.7GHz以上衰减大于40dB,寄生通带处的衰减达到了50dB,有较高的滤波选择性。改变L-C结构的谐振点后,可用于其他频段的PON方向回溯天线。对其他场合下有较高带外抑制要求的混频器、放大器等,级联L-C结构提供了一种新的方法。

随着射频识别技术研究的迅速发展,寻求具有尺寸缩减特性的天线结构成为RFID设计的实际需要,Hilbert分形结构是天线小型化设计的一种有效解决方案。本文论述了Hil-bert分形天线的基本原理,对弯折偶极子天线采用Hilbert分形结构进行小型化设计,并对实物进行仿真。经测试与仿真后结果表明:标签天线尺寸约为25.6mm*16.2mm,工作在中心频率915MHz处,增益达到2.19dB,相对阻抗带宽为90MHz。天线能保持较好的工作性能,可应用于酒瓶盖防伪RFID标签中。

本文设计的是一款基于并发式谐振器的双频振荡器，对于并发式谐振器的设计，引用阶跃阻抗通过阻抗比提高频率间的隔离度；对于振荡器的设计，采用负阻式原理设计双频的有源振荡器，通过ADS仿真平台对以上器件进行仿真设计，分别采用了瞬态和谐波仿真方法，结果显示，在2.4GHz振荡频率处，测得的相位噪声为-122dBc/Hz@100kHz,输出功率为11.372dBm,二次谐波抑制超过30dB;在5.8GHz振荡频率处，测得的相位噪声为-118dBc/Hz@100kHz,输出功率为11.727dBm,谐波抑制超过21dB,且双频之间具有良好的隔离度，瞬态和谐波平衡仿真结果基本一致，满足设计要求。

随着WiFi技术的发展，新一代WiFi6应用日渐广泛。为了提高WiFi6双频段接收机性能并减小尺寸，本文基于ATF-551M4晶体管提出了一种可应用于WiFi6的双频天线与低噪声放大器(Low-noise amplifier, LNA)一体化设计方法。在两个工作频段内同时将天线的输出阻抗调节为LNA电路最小噪声匹配所需的输入阻抗，使得天线可以与电路直接相连，不需要任何的匹配网络，从而消除传统设计中匹配网络带来的损耗并使得电路结构更加紧凑。仿真和实测结果表明一体化设计的尺寸较传统级联设计减少了约13%,并且一体化设计的噪声系数(Noise Figure, NF)在工作频带内明显低于传统级联设计，最大减小了0.44dB(改善了约19%)。

本文提出了一种结构紧凑的毫米波双频双极化端射天线。传统的双极化天线实现方式主要是：磁电偶极子、贴片天线和正交模式耦合器来实现，这些实现方式存在结构尺寸较大、不易集成，带宽和平面化难以兼顾的缺点。本文提出的双频双极化端射天线利用堆叠结构，实现了水平极化和垂直极化的极化分离，同时采用Vivaldi天线结构，实现了宽带特性。与传统正交放置的Vivaldi双极化天线相比较，本设计具有减少天线尺寸，易实现平面集成，结构简单等优点。仿真结果表明该天线垂直极化部分，在E波段60-90GHz频带范围内，S11均在-10dB以下，交叉极化在-20dB以下；水平极化部分，在Ka波段26-32GHz频带范围内，S11均在-10dB以下，交叉极化在-20dB以下。

本文简要介绍了60GHz毫米波通信系统的发展，给出了60GHz毫米波通信系统的链路预算模型，在此基础上推导了常用的几种调制方式下的系统容量，尤其是推导出系统容量与通信距离的关系，为实际工程应用打下一定理论基础，最后对文章中提出的公式进行了Matlab仿真，对60GHz通信技术未来发展进行了展望。

无线网络流量分布具有空间上和时间上的特征，针对传统预测方法对流量分布空间特征的利用不足问题，提出三维卷积神经网络(3D-CNN)和长短期记忆网络(LSTM)相结合的无线网络流量预测模型。首先通过3D-CNN挖掘流量数据的局部时空关联性，并利用空间注意力机制完善全局空间关联的提取；然后使用LSTM模型对抽象时空特征进行训练，并加入了注意力机制缓解循环神经网络的遗忘现象带来的信息损耗。运用此方法对"意大利电信大数据挑战赛"的公开数据集进行训练，其均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别降至5.17和3.32,明显优于其他对比预测模型。

本文提出了一种具有吸收式频率选择反射(AFSR, absorption frequency selective reflection)特性的超材料结构，可用于降低波导缝隙阵列天线带外和带内结构模式的雷达散射截面(RCS)。该结构厚度仅为0.16λ,吸收性能主要归功于中间层上表面集总电阻，吸波率最高可达99%以上，带内反射损耗小于1dB,从而保证天线辐射性能不受影响。将其加载到波导缝隙阵列天线的金属表面上，同时与辐射缝隙保持一定的距离，仿真结果表明加载该结构后波导缝隙阵列天线的反射系数、方向性和波瓣宽度基本保持不变，工作频带为8.87GHz-9.03GHz,在中心频率8.96GHz处增益提高了3.47dBi。

本文利用直接数字频率合成器(DDS)、低相位噪声锁相技术和可编程逻辑器件(PLD),设计了一种调频连续雷达波(FMCW)超低相位噪声频率综合器。该频率综合器在X波段频率不仅可以实现相位噪声-106dBc/Hz@1kHz和-147dBc/Hz@1MHz的指标，而且还具有捷变频、数字幅度控制、低功耗、体积小和重量轻等优异特性。

为了应对传统CMOS器件所面临的一系列问题，本文提出了一种具有"或与"开关功能的新型TFET器件，并将其命名为具有或与开关功能的T沟道隧穿场效晶体管(T-Channel tunnel field-effect transistors with OR-AND switching behavior:TOA-TFET)。新器件具有三个独立偏置的栅极，相当于两个传统的单输入器件并联再与另外一个单输入器件串联，通过Silvaco TCAD软件仿真可以验证单个器件具有或与逻辑开关功能，极大的增强了单个晶体管的信号处理能力。我们详细分析了金属栅功函数和体硅厚度等参数对器件性能的影响并对其进行优化，最终优化出一个高性能的多功能逻辑器件。本文所提出的三输入TFET器件在电路设计中，使用单个晶体管就可以实现一些复杂的逻辑门，使电路得到简化并实现了低功耗的目标。

本文提出了一种基于隧穿波导的超薄三维频率选择性吸透一体结构（FSR）。该结构具有一个低插损，高选择性的透射窗口，透射窗口两边为宽带吸收。引入隧穿波导作为透射通道，在波导截止频率上实现隧穿效应，总厚度可以压缩到与吸收通道相同的厚度。该结构的厚度仅为0.128λc（其中λc为波导透射频率的波长）,仿真结果表明，该结构透射频带的-3-dB相对带宽为8.7%,在5.48GHz处的插入损耗为-0.8dB,上下频带的吸收带宽分别为118%和27%,展现出了良好的频率选择性，以及宽带吸收效果。

为保证船舶舱室的通信质量，研究无线电波的传播特性显得尤为重要。本文将金属共形技术引入时域有限差分法，用于曲形舱室结构的电磁传播特性和信道建模分析。具体地，通过修正共形网格处磁场迭代方程的系数，减少FDTD方法在计算曲形物体时存在的阶梯近似误差。通过与CST软件场仿真结果对比，验证了该方法的正确性。接着，将该方法用于模拟大型船舶舱室环境中的超短波无线信道，并通过CLEAN算法对时域信号进行数据后处理，得到了舱室下多径分量的功率分布及簇的数目。仿真结果表明，该方法不用增大网格的剖分精度，仍可获得较高的计算精度，适用于不规则大型物体目标的电磁求解。

机器学习的方法在泄漏电缆周界入侵检测领域有了比较好的发展。采集大量的入侵数据，通过机器学习训练模型，可以实现周界入侵检测更高的定位精度和更低的误报率。但是大规模入侵信号数据的缺乏限制了识别的准确率。而人工有效采集标注入侵信号数据极其费时且代价高昂。针对入侵信号数据缺乏的问题，本文引入了图像领域的数据增广方法。实验表明，几何变换增广结合深度卷积生成对抗的增广方法对周界入侵识别准确率的提升达到14.11%,极大程度上缓解了小样本下周界入侵定位精度低的问题，证明了本文增广方法的有效性。

本文提出了一种基于增强型LSTM神经网络(A-LSTM)的数字预失真线性化模型，以更好的补偿5G宽带射频功放的动态非线性特性。模型的输入层在引入延迟抽头模拟功放线性记忆效应的基础上，对每一个延迟抽头进行非线性级数展开用于补偿功放的非线性记忆效应，从而更好地抑制功放的动态非线性失真导致的带内失真以及带外频谱扩展等问题。为验证模型的有效性，本文采用100MHz的5GNR信号作为测试信号，对一个中心频率为2.6GHz的5G射频功放进行数字预失真线性化实验。实验结果表明，基于增强型LSTM神经网络数字预失真器的带外抑制可达16dB,相比于其他几种预失真器展现出更好的线性化效果，验证了基于增强型LSTM神经网络数字预失真器的有效性。

伴随着无线网络的迅速发展，其安全性问题也成为大家关注的重点。由于无线网络是通过无线介质进行传输，信息容易遭到窃取和破坏，因此仅靠物理控制是不能保证网络安全的。虽然无线网络大都采用了ESSID、密码访问控制和无线加密协议等技术来控制无线网络的安全，但仍然存在着不少安全隐患。无线网络设备的存储容量有限，处理速度慢，带宽低的特点决定了它不能像有线网络那样靠高强度的密钥及算法来保证安全性。本文针对无线网络的分类状况，对无线网络的加密解密算法进行了简要介绍，分析对比了WEP和WPA、WPA2的加密模式，并提出相应的解密原理。

针对星载相控阵天线阵列应用特点，要求天线低剖面、轻量化、多频工作等需求。为降低不同频段天线占用的空间尺寸，提高单位面上天线阵列的利用率，开展低剖面平面L/X双频共口径阵列天线研究。本文研究了一种基于最大利用空间集成的双频共口径相控阵天线通过单元间再空间的合理布局，实现统一口径双频圆极化覆盖，同时满足相控阵最大扫描角度要求，实现地剖面，双频段，共口径，大角度扫描等特性。实现在1.575GHz频段以及8.2-8.7GHz频段内驻波比小于2dB,轴比小于3dB,扫描角度大于45°。

本文完成了基于5G宽带功放线性化平台的在线数字预失真模型测试和实时预失真器验证的功能开发，两种模式可以随时进行切换。该方案抛弃了传统的PC加仪器的测试方式，可在线高效的迭代测试。实时预失真器验证功能是在FPGA中加入一种实时数字预失真硬件结构。我们使用记忆多项式(MP)、分解向量旋转(DVR)和广义记忆多项式(GMP)模型进行在线数字预失真模型测试。提出并使用基于并行处理结构的MP模型进行预失真器验证。我们成功的将80MHz和100MHz的5GNR信号调制到4.9GHz功率放大器上并在该平台上实时线性化。