一种基于时间反演的电磁脉冲功率合成技术的制作方法

1.本发明属于电磁场与微波通信领域，尤其是一种基于时间反演的电磁脉冲功率合成技术。


背景技术：

2.近来，强电磁脉冲空间功率合成技术成为当前热门的研究方向。微波空间功率合成具有高功率容量、低驻波和宽带特性,能获得高功率、高重复频率和高能量的宽频带微波束,是实现有战略价值高功率微波系统的重要途径。本文使用时间反演的方式对复杂室内环境下的功率合成技术进行了详细的调查以及仿真。
3.时间反演(time reversal,tr)技术具有空时聚焦的特性。它首先应用于声学领域,作为水下通信的一种技术,近年来又被引入微波领域。由于空时聚焦特性,时间反演技术可以方便的应用到超宽带(ultra
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wideband,uwb)系统中。tr是一种信号处理技术，最早由m.fink等人提出
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。在1992年被用于水下声通信。1998年，经实验证明，时间倒转镜(trm)方法可以处理海洋中的反射和折射。另外，trm可以减少由多径效应引起的信号干扰，以及由非均匀流场引起的声音传播路径衰减。随后，在2004年，g.lerosey等人，将tr引入电磁学领域，他们成功地设计了一个电磁波时间反演系统来完成电磁波的时空同步。2009年，liao等人研究了电磁波逆时聚焦的理论，采用时域有限差分法来模拟tr过程，讨论时间反演电磁波在均质和非均质介质中的传播情况，通过数值模拟验证了电磁波空时聚焦的能力。接收到的信号经过时间反演，并由相应的天线沿其原始路径重新发送回去，产生的波会聚回到其初始源。模拟测量结果表明，与无tr过程相比，聚焦峰值增加了2
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13倍。美国马里兰大学的kj liu的团队利用tr独特的时空聚焦特性来引入无线通信，并提出了时分多址(trdma)系统。区分位置的唯一性和独立性，并将用户特定位置的签名用作多路访问以实现空间复用，从而增加系统用户容量，这将成为将来有效的室内通信解决方案。在实际场景中，由于散射体的差异，很难满足回波信号的统计独立性。wu suolu提出了一种实用的算法来解决2015年的多目标检测问题：基于时间反转技术对目标的位置成像。随着tr技术的不断改进和发展，tr技术已广泛应用于医学成像，超宽带通信，雷达检测，水下声通信和物理层安全性等许多领域
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7]
。最近已应用于电磁学，例如无线通信，高场强度脉冲的产生，无损检测(ndt)，乳腺癌的定位和掩埋物体的检测。


技术实现要素：

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本发明的目的在于：本发明提供了一种基于时间反演的电磁脉冲功率合成技术，解决了现有的空间功率合成技术无法解决的宽带以及强电磁脉冲以及室内复杂环境等问题，实现了宽带强电磁脉冲空间功率合成效果。
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本发明采用的技术方案如下：
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一种基于时间反演的电磁脉冲功率合成技术，其特征在于：包括如下步骤：
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步骤1：信道探测信号发生器发射信道探测信号s(t)；
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步骤2：时间反演镜接收信道探测信号s(t)经由复杂的室内环境散射后形成的接收信号h(t)；
[0009]
步骤3：将接收信号h(t)进行反演和放大后得到信号c(t)送入天线阵列；
[0010]
步骤4：天线阵列发送信号c(t)后，发送信号c(t)经由原信道转变为聚焦信号l(t)进行室内复杂环境宽带强电磁脉冲空间功率合成。
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综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
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1.本发明采用的时间反演技术拥有自适应复杂多环境的优势；
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2.本发明通过合理设置时间反演阵列，相比于传统的相控阵实现强电磁脉冲空间功率合成的技术，本发明能够解决传统方案中无法实现宽带，无法对于复杂的室内环境进行空间功率合成等诸多问题。
附图说明
[0014]
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
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图1是本发明的系统结构示意图；
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图2是本发明的系统电场强度分布图；
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图3是本发明的方法流程图；
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图4是本发明信道探测信号示意图；
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图5本发明天线阵列接收到的信号示意图
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图6发明反演放大信号示意图；
具体实施方式
[0021]
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
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下面结合图1
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6本发明作详细说明。
[0023]
实施例1
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信道探测信号发生器包括一个或者多个信号发射天线，时间反演镜包括多个天线。
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基于时间反演的电磁脉冲功率合成技术，包括
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信道探测信号发生器，用于产生信道探测信号；
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时间反演镜，用于对接收到的信道探测信号进行时间反演操作；
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强电磁脉冲空间功率接收器，用以接收通过本技术合成的强电磁脉冲。
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室内环境设置为四周为金属墙壁；
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负责环境设置为多个金属体，用以等效为桌椅；
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干涉和衍射：当电磁波遇到障碍物时会偏离原来的传播方向继续传播，当相干波在空间某处相遇之后，因为相位不同，相互之间会产生干涉作用，电磁波之间会在空间中重叠，形成二次辐射源，让接收端更好的接收到电磁波，从而达到提高传输效率的目的；
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时间反演是指运动的反演，在时间反演电磁学中，时间反演是指信号波形的反转；时间反演电磁系统包括：时间反演镜 接收终端，时间反演镜为探测与接收系统间的信道信息，并对接收的信号做时间反演变换，以补偿信号在复杂多径环境传输过程中所产生的延
迟以及色散，已达到在接收终端获得聚焦信号的目的；时间反演变换的实现方法：基于离散化采样的数字信号处理技术，该方法可以直接对时域信号进行采样处理或通过将时域信号变换至频域进行相位共轭处理，再经傅里叶逆变换至时域，实现信号时间反演变换；典型的数字信号处理系统一般为：输入信号x(t)
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模数转换设备
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数字信号处理系统
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数模转换设备
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输出信号x(
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t)；简单来说为信号经过空气中特定的一条信道发射出去，然后将这个信号进行反演，其会沿着原来的信道回去，接收端可以接收到聚焦信号；信号放大即把信号等比例进行放大后再进行归一化。
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本发明增设的复杂环境，即多个等效为桌椅的金属物体，不仅不会对于最终的功率合成效果产生影响，还会增强最终所需的功率合成效果，原因在于复杂的环境中，时间反演镜可以接收到多个信道传输来的信号，而在简单的自由空间中，信道单一，多径信道带来的好处即时间反演操作可以将信道信息更加完整的接收，最终的时间反演效果也会越好。
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实施例2
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信道探测信号发生器可以有一个或者多个天线组成，负责环境中的金属物体的数量也可变，本发明阐述的是一种自适应复杂环境的方法，环境的变化不会导致本方法的改变。