混响室的概率统计模型及其在随机电磁环境模拟中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61877041
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0126.电子信息与其他领域交叉
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

A reverberation chamber (RC) is an electrically large, multi-mode and shielded cavity with high Q value. The continuous rotation of the built-in stirrer continuously changes the boundary condition to change the distribution of the electromagnetic (EM) field inside the cavity, thereby generating a randomly varying field both in magnitude and direction. Because RCs can provide good shielding, low-cost, fast and thorough measurement, they are widely used in EM compatibility testing and measurement of multipath channel simulation in wireless communication. Although RCs have been successfully applied in the simulation of some Rayleigh and Rician environment, but research to simulate EM environment for more Rayleigh, Rician distribution and other ones that widely existed, such as lognormal distribution, Nakagami distribution, Weibull distribution and the interior of electrically large enclosure with aperture, has not been reported. Meanwhile, the research, development, testing and measurement of massive MIMO technologies in the upcoming 5G communication will also have greater demand for RCs and their simulation capability. For the above reasons, our project aims to theoretically explore RCs' capability to simulate random EM environments by constructing and analyzing probabilistic-statistical models which can give theoretical guidance on how to simulate various real EM environments, and to practically design and implement a RC that is convenient to be assembled and disassembled. According to the theoretical models, methods for different configurations of the RC will be proposed to realize more efficient simulation of more random EM environments, and to satisfy the growing demand for RCs in the fields of wireless communication and EM environment effect evaluation.
混响室(RC)是一个电大多模高Q值屏蔽腔体,通过内置搅拌器的连续旋转不断改变边界条件来改变腔内电磁场分布,从而产生大小和方向均随机变化的场。由于可以提供良好屏蔽、便宜、快速和彻底的测量,广泛用于电磁兼容测试和无线通信中多径信道模拟测量。尽管RC已经成功应用于部分瑞利和莱斯环境的模拟,但对于更多瑞利、莱斯环境和广泛存在的其他如对数正态分布、Nakagami分布、韦伯分布及电大开孔腔内部等电磁环境进行模拟的研究还未见报道。同时,未来5G通信中大规模MIMO技术的研发和测量测试还将会对RC及其模拟能力有更大需求。为此,本项目旨在通过构建和分析RC概率统计模型来从理论上发掘其模拟随机电磁环境的能力,并为如何模拟各种实际环境给出理论指引;设计并实现易拆装RC,在理论模型指引下,提出对RC进行不同配置的方法,实现对更多随机电磁环境的高效模拟,满足无线通信领域和电磁环境效应评估领域对RC日益增长的需求。

结项摘要

混响室是一个电大多模高Q值屏蔽腔体,通过内置搅拌器的连续旋转不断改变边界条件来改变腔内电磁场分布,从而产生大小和方向均随机变化的场。由于可以提供良好屏蔽、便宜、快速和彻底的测量,广泛用于电磁兼容测试和无线通信中多径信道模拟测量。尽管混响室已经成功应用于部分Rayleigh和Rician环境的模拟,但对于更多Rayleigh、Rician环境和广泛存在的其他如log-Normal分布、Nakagami分布、Weibull分布及电大开孔腔内部等电磁环境进行模拟的研究还未见报道。同时,未来5G通信中大规模MIMO技术的研发和测量测试还将会对混响室及其模拟能力有更大需求。为了实现混响室对更多随机电磁环境的高效模拟,本项目的主要研究内容包括:(1)混响室概率统计模型的建立;(2)混响室概率统计模型对若干随机电磁环境的数值仿真及分析;(3)易拆装混响室的设计、实现及随机电磁环境模拟的实验研究。通过研究,本项目获得如下重要结果:(1)从理论上发展了描述混响室内随机电磁环境的平面波积分(PWI)和随机模式展开(MEM)概率统计模型,构建了Rician场模型、累乘平面波模型和整合了多种模型的普适性模型,数值仿真研究证实了这些模型模拟不同随机电磁环境的能力。(2)提出了基于样本筛选的电磁衰落环境普适性模拟方法,结合混合搅拌技术,在混响室中实现了对满足Rician、Nakagami、log-Normal和Weibull等分布电磁衰落环境的模拟。(3)设计并构建了两种混响室,一种为易拆装混响室,另一种为可重构混响室。将自建混响室应用于随机电磁辐照效应测试、材料吸收截面测量和传输线耦合截面测量等。(4)对开孔腔体内和室外等实际电磁环境进行了大量计算或测量,由此获得了它们的统计特征。为了提高测量效率,开发了一款Android手机APP,将其和云存储技术相结合,初步实现了对室外电磁环境的高效测量。这些结果的意义在于:本项目通过构建和分析混响室概率统计模型,从理论上进一步发掘了混响室模拟随机电磁环境的能力;设计并实现了易拆装混响室,在理论模型指引下提出了对混响室进行不同配置的方法,实现了对更多随机电磁环境的经济和高效模拟,较好地满足了无线通信领域和电磁环境效应评估领域对混响室日益增长的需求。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(11)
专利数量(0)
时域传输线方程随机负载问题多项式混沌分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    无线电工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨蕾;陈韦韦;闫丽萍;赵翔
  • 通讯作者:
    赵翔
Efficient Shielding Effectiveness Prediction of Metallic Structures With Three-Dimensional Arbitrary Thin Slots Using Extended CP-FDTD
使用扩展 CP-FDTD 高效预测具有三维任意薄槽的金属结构的屏蔽效能
  • DOI:
    10.1109/temc.2019.2909989
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Liping Yan;Mingjiang Fang;Xiang Zhao;Bowen Feng;Junxin Li;Zhihong Ye;Haijing Zhou
  • 通讯作者:
    Haijing Zhou
电磁屏蔽用低频比小型化双频带频率选择表面
  • DOI:
    10.11884/hplpb202133.210044
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张靖晗;闫丽萍;黄钰;赵翔
  • 通讯作者:
    赵翔
电磁混响室搅拌方式研究综述
  • DOI:
    10.11884/hplpb202032.200079
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵翔;茹梦圆;闫丽萍;刘长军
  • 通讯作者:
    刘长军
频率选择表面结构的电子系统K/Ka波段电磁屏蔽分析
  • DOI:
    10.11884/hplpb202133.210043
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈宁;闫丽萍;谷智渊;赵翔
  • 通讯作者:
    赵翔

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其他文献

新一代知识图谱关键技术综述
  • DOI:
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    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王鑫
电站锅炉SCR脱硝系统联合运行优化模型
  • DOI:
    10.19666/j.rlfd.201812221
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  • 期刊:
    热力发电
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李伟;徐强;孔德安;赵翔;郜宁;吕游
  • 通讯作者:
    吕游
液泡加工酶VPE如何调控液泡功能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王墨洋;韩宝达;赵翔;李立新
  • 通讯作者:
    李立新
“成都粘土”的成因、物源、时代及其古环境问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    山地学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵振宏;赵翔;赵其华;彭社琴
  • 通讯作者:
    彭社琴
金属腔内场线耦合干扰敏感性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周小兰;闫丽萍;刘强;赵翔;周海京
  • 通讯作者:
    周海京

其他文献

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赵翔的其他基金

系统级电磁环境效应中的高频场线耦合分析及应用
  • 批准号:
    U1530143
  • 批准年份:
    2015
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    联合基金项目
电大尺寸系统电磁效应的系综表述和非确定性评估方法的研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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