基于模擬信號處理的電磁時間反演實現(xiàn)方法研究
發(fā)布時間：2020-12-12 06:09
時間反演技術(shù)自引入到電磁波領(lǐng)域以來,因其時-空同步聚焦特性,在高分辨率目標成像、探測、定位、高速無線通信及無線輸能等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。作為電磁時間反演系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,如何高效、實時、無失真地完成電磁信號的時間反轉(zhuǎn)變換尚存挑戰(zhàn)。本論文以模擬信號處理為基礎(chǔ),對高頻信號的時間反演實現(xiàn)方法進行了探索,主要內(nèi)容如下:第一章介紹了本課題的背景和研究意義,回顧了基于模擬信號處理的時間反演方法的國內(nèi)外研究進展,對本論文的研究工作和貢獻進行了概述。第二章對基于時變導(dǎo)行系統(tǒng)的時間反演方法進行了研究。以時變傳輸線為基礎(chǔ),給出了以高速微波開關(guān)作為控制部件的時變導(dǎo)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和等效模型,對其進行了理論分析和推導(dǎo),得出了系統(tǒng)時域的變化可以對信號進行時間反演的結(jié)論。對時變導(dǎo)行系統(tǒng)的工作原理進行了數(shù)值仿真,采用正弦信號控制開關(guān)的導(dǎo)通和截止,從而實現(xiàn)系統(tǒng)的時變特性。原理性樣機的實驗實現(xiàn)了對載波為3.5GHz,脈寬為7ns的鋸齒波調(diào)幅信號的時間反演變換,測試結(jié)果與數(shù)值仿真吻合較好,同時此系統(tǒng)具有較高的轉(zhuǎn)換效率。對輸入信號的載波頻率、脈寬、開關(guān)數(shù)量、基板介電常數(shù)、控制信號的強度和波形等物理參數(shù)做了一系列分析,得出了...
【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：148 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
光學(xué)方法實現(xiàn)信號的伸長、壓縮和時間反演[38]
圖 1-2 光學(xué)方法實現(xiàn)信號的伸長、壓縮和時間反演[38]2015 年，Zhang 等人采用線性啁啾光纖布拉格光柵，實現(xiàn)了對寬頻帶精確時間反演，其原理如圖 1-3 所示[39-40]。激光源發(fā)射的脈沖由光帶通后得到信號 g(t)，通過環(huán)行器 OC1 進入線性啁啾光纖布拉格光柵(LCF散。反射波 p(t)通過偏振控制器 PC1，由輸入信號 eIM(t)調(diào)制后得到調(diào)調(diào)制信號經(jīng)過四端口環(huán)行器 OC2，由偏振分束器 PBS 與布拉格光柵色散，經(jīng)偏振控制器 PC2 和 PC3，最終在環(huán)行器的端口 4 由光探測器到反演的波形。隨后 Zhang 等人又相繼報道了應(yīng)用類似結(jié)構(gòu)對微波信、壓縮和時間反演的方法，可以實現(xiàn)任意波形的準確反轉(zhuǎn)[41-43]。
電子技術(shù)的時域波形轉(zhuǎn)換方法[46-47]，可對一個脈寬為 1.45ns 的電磁信反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)實現(xiàn)原理如圖 1-4 所示，長度為 Δt1的信號通過群時延斜率啾延遲器形成啁啾脈沖信號，觸發(fā)脈沖通過群時延斜率為2的啁啾延啾脈沖，兩者進行相乘，產(chǎn)生平方相位調(diào)制，經(jīng)低通濾波后，再經(jīng)過群為 (1 2)的啁啾延遲器，得到拉伸處理后的波形。改變1和2的值，信號波形的反演變換。以上的研究報道為實現(xiàn)高頻信號的時間反演提供了新思路。2012 年，于時間透鏡原理，提出了模擬信號時間反演波形變換系統(tǒng)[32,48]。如圖 1-5統(tǒng)由啁啾延遲器、乘法器和解調(diào)器組成。輸入信號通過啁啾延遲器與線沖進行乘法運算，再通過啁啾延遲器，解調(diào)后得到反演后的信號。丁帥基于色散補償原理的模擬信號時間反演波形變換系統(tǒng)[48]。如圖 1-6 所同樣由啁啾延遲器、乘法器和解調(diào)器組成。輸入信號與啁啾脈沖進行乘再通過啁啾延遲器進行色散補償，經(jīng)過解調(diào)最終可得反演后的信號。20生等人在此基礎(chǔ)之上，采用色散補償方法，實現(xiàn)了脈寬 2ns 電磁信號的50]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]人工表面等離激元及其在微波頻段的應(yīng)用[J]. 湯文軒,張浩馳,崔鐵軍. 電子與信息學(xué)報. 2017(01)
[2]基于光纖傳輸?shù)难訒r系統(tǒng)設(shè)計[J]. 陸強,張偉,林榮剛. 電子設(shè)計工程. 2012(23)
[3]基于時間透鏡原理實現(xiàn)微波信號時間反演[J]. 丁帥,王秉中,葛廣頂,王多,趙德雙. 物理學(xué)報. 2012(06)
[4]基片集成波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)的研究[J]. 鄒雄,童創(chuàng)明,余定旺,吳利楠. 微波學(xué)報. 2011(02)
博士論文
[1]微帶型人工表面等離子體激元的理論和應(yīng)用研究[D]. 張文娟.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]時間反演系統(tǒng)實現(xiàn)方案及其關(guān)鍵器件研究[D]. 周洪澄.電子科技大學(xué) 2016
[3]微波時間反演系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 梁木生.電子科技大學(xué) 2015
[4]人工電磁超材料波導(dǎo)的物理特性及其在光子器件上的應(yīng)用[D]. 何應(yīng)然.浙江大學(xué) 2013
[5]高效時間反演電磁系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 丁帥.電子科技大學(xué) 2013
碩士論文
[1]基于模擬信號處理技術(shù)的時間反演鏡系統(tǒng)研究[D]. 賈月影.電子科技大學(xué) 2017
[2]基于Butler矩陣的完全重疊子陣天線研究[D]. 徐娟.南京理工大學(xué) 2014
本文編號：2912002
【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：148 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
光學(xué)方法實現(xiàn)信號的伸長、壓縮和時間反演[38]
圖 1-2 光學(xué)方法實現(xiàn)信號的伸長、壓縮和時間反演[38]2015 年，Zhang 等人采用線性啁啾光纖布拉格光柵，實現(xiàn)了對寬頻帶精確時間反演，其原理如圖 1-3 所示[39-40]。激光源發(fā)射的脈沖由光帶通后得到信號 g(t)，通過環(huán)行器 OC1 進入線性啁啾光纖布拉格光柵(LCF散。反射波 p(t)通過偏振控制器 PC1，由輸入信號 eIM(t)調(diào)制后得到調(diào)調(diào)制信號經(jīng)過四端口環(huán)行器 OC2，由偏振分束器 PBS 與布拉格光柵色散，經(jīng)偏振控制器 PC2 和 PC3，最終在環(huán)行器的端口 4 由光探測器到反演的波形。隨后 Zhang 等人又相繼報道了應(yīng)用類似結(jié)構(gòu)對微波信、壓縮和時間反演的方法，可以實現(xiàn)任意波形的準確反轉(zhuǎn)[41-43]。
電子技術(shù)的時域波形轉(zhuǎn)換方法[46-47]，可對一個脈寬為 1.45ns 的電磁信反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)實現(xiàn)原理如圖 1-4 所示，長度為 Δt1的信號通過群時延斜率啾延遲器形成啁啾脈沖信號，觸發(fā)脈沖通過群時延斜率為2的啁啾延啾脈沖，兩者進行相乘，產(chǎn)生平方相位調(diào)制，經(jīng)低通濾波后，再經(jīng)過群為 (1 2)的啁啾延遲器，得到拉伸處理后的波形。改變1和2的值，信號波形的反演變換。以上的研究報道為實現(xiàn)高頻信號的時間反演提供了新思路。2012 年，于時間透鏡原理，提出了模擬信號時間反演波形變換系統(tǒng)[32,48]。如圖 1-5統(tǒng)由啁啾延遲器、乘法器和解調(diào)器組成。輸入信號通過啁啾延遲器與線沖進行乘法運算，再通過啁啾延遲器，解調(diào)后得到反演后的信號。丁帥基于色散補償原理的模擬信號時間反演波形變換系統(tǒng)[48]。如圖 1-6 所同樣由啁啾延遲器、乘法器和解調(diào)器組成。輸入信號與啁啾脈沖進行乘再通過啁啾延遲器進行色散補償，經(jīng)過解調(diào)最終可得反演后的信號。20生等人在此基礎(chǔ)之上，采用色散補償方法，實現(xiàn)了脈寬 2ns 電磁信號的50]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]人工表面等離激元及其在微波頻段的應(yīng)用[J]. 湯文軒,張浩馳,崔鐵軍. 電子與信息學(xué)報. 2017(01)
[2]基于光纖傳輸?shù)难訒r系統(tǒng)設(shè)計[J]. 陸強,張偉,林榮剛. 電子設(shè)計工程. 2012(23)
[3]基于時間透鏡原理實現(xiàn)微波信號時間反演[J]. 丁帥,王秉中,葛廣頂,王多,趙德雙. 物理學(xué)報. 2012(06)
[4]基片集成波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)的研究[J]. 鄒雄,童創(chuàng)明,余定旺,吳利楠. 微波學(xué)報. 2011(02)
博士論文
[1]微帶型人工表面等離子體激元的理論和應(yīng)用研究[D]. 張文娟.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]時間反演系統(tǒng)實現(xiàn)方案及其關(guān)鍵器件研究[D]. 周洪澄.電子科技大學(xué) 2016
[3]微波時間反演系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 梁木生.電子科技大學(xué) 2015
[4]人工電磁超材料波導(dǎo)的物理特性及其在光子器件上的應(yīng)用[D]. 何應(yīng)然.浙江大學(xué) 2013
[5]高效時間反演電磁系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 丁帥.電子科技大學(xué) 2013
碩士論文
[1]基于模擬信號處理技術(shù)的時間反演鏡系統(tǒng)研究[D]. 賈月影.電子科技大學(xué) 2017
[2]基于Butler矩陣的完全重疊子陣天線研究[D]. 徐娟.南京理工大學(xué) 2014
本文編號：2912002
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