[发明专利]一种基于时间反演的电磁脉冲功率合成技术

说明书

本发明公开了一种基于时间反演的电磁脉冲功率合成技术，属于电磁场与微波通信领域；其系统依次包括信道探测信号发生器，用于产生信道探测信号；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；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。本发明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。

技术领域

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

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。

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-wideband,UWB)系统中。TR是一种信号处理技术，最早由M.Fink等人提出^[1,2]。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2-13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^[3-7]。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。

发明内容

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。

本发明采用的技术方案如下：

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：

步骤1：信道探测信号发生器发射信道探测信号S(t)；

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)；

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；

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。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

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；