摘要 电离层电子密度的高精度层析反演对提升卫星导航精度、优化短波通信稳定性至关重要,但传统网格离散化方法具有精度和分辨率受限、计算量大等问题,极端电离层扰动场景下误差更显著.本文提出基于深度算子网络(deep operator network, DeepONet)的电子密度层析预测模型DeepONet-TOMO,通过非线性算子映射的端到端学习,突破传统网格离散化局限,实现全球高分辨率电离层电子密度的精准反演.该模型创新性地融合多源异构数据构建输入,包括NeQuick2模型模拟数据、基于非差非组合精密单点定位(undifferenced and uncombined precise point positioning, UC-PPP)技术提取的实测斜向总电子含量(slant total electron content, STEC)数据,以及COSMIC-II和云遥卫星掩星观测的电子密度剖面数据,借助多源信息互补提升模型鲁棒性.本文围绕2024年5月太阳极端活跃期设计了3种数据融合方案(基础数据集、实际观测层析数据集、多源融合数据集),系统验证模型在不同数据条件下的适应性.结果表明,融入掩星观测数据,基于算子的同化模型观测稀疏区域的电子密度重构误差较未加入掩星数据降低约25%～42%.同时,该模型无需网格离散实现任意构型的电子密度重构,提升电子密度层析的计算速度.这项研究为电离层层析提供了全新高效的技术路径,直接提升卫星导航、短波通信等应用的精度与可靠性,更对推动空间物理观测与地球空间信息科学的交叉融合具有深远意义.

关键词 深度算子网络; 电子密度成像; 多源异构数据融合; 全球卫星导航观测; 低轨掩星观测; deep operator network; electron density imaging; multi-source heterogeneous data fusion; global navigation satellite system observations; low earth orbit radio occultation observations

摘要 本文提出了一种基于相变材料二氧化钒（VO2）的双功能超表面结构,通过环境温度调控二氧化钒（VO2）的相变状态,实现超表面的透射与反射功能的动态切换,进而控制其圆二色性（circular dichroism, CD）响应与电磁波束的定向调控功能.对圆偏振入射波,当VO2处于绝缘态时,超表面在0.96 THz频点处展现出显著的圆二色性效应,其幅值达0.54.改变环境温度可使VO2发生相变,超材料的CD值在0.4～1.2 THz频段内实现动态连续调控.进一步,结合超表面图案的原始结构及其镜像对称结构,可实现近场振幅成像与圆偏振波的检测.当VO2为金属态时,基于pancharatnam-berry （PB）相位原理,旋转顶层开口环实现相位0～360°覆盖,实现3-bit编码（即8种离散相位状态）,并通过不同相位梯度的阵列,完成对电磁波的动态偏转与定向辐射控制.所设计的太赫兹超表面在圆二色性、振幅成像和波束调控方面具有潜在的应用价值.

关键词 太赫兹超表面; 圆二色性; PB相位; 振幅成像; 波束调控; terahertz metasurface; circular dichroism; pancharatnam-berry phase; amplitude imaging; beam manipulation

摘要 伴随着理论创新、技术突破与实验验证的不断深入,远距离高功率微波无线传能(wireless power transfer,WPT)与空间太阳能电站(space solar power station, SSPS)在不断改进与创新之中,本文对此作如下阐述.(1)提出了分布式欧米伽(OMEGA)创新设计方案,不仅可保证在若干单元失效时,系统仍能正常工作,提高系统的可靠性,且明显降低空间高压高功率传输与管理的压力.(2)论述了面向远距离微波传能的窄波束形成的发射天线设计问题.(3)讨论了面向高功率、小型与轻量化、能量与信息同时传输的接收整流天线的设计问题.(4)阐述了天上原型与地面缩比模型间的相似性问题.(5)探讨了发射与接收天线AiP集成设计与制造问题.(6)介绍了相关测量问题.

关键词 分布式OMEGA-SSPS设计; 多波束综合; 窄波束波形设计; 基于AiP的天线设计; 缩比模型与天上原型的相似性; 多物理量测试技术; distributed OMEGA-SSPS design; multi-microwave beam synthesis; narrow-beam beamshape design; AiP-based antenna design; similitude between prototype and practical system; multiple physical quantity measurement

摘要 针对隐身目标低频超宽带电磁吸收的需求,提出了一种基于多机制协同的设计方法,通过结合磁性材料和阻性表面的损耗特性,并联合等效电路模型和遗传算法实现快速阻抗匹配和参数优化,实现P-Ku波段低频宽带吸波体设计.本文理论分析了磁性材料降低吸波体厚度和提升低频吸波性能的机制,通过磁性材料和阻性表面协同设计,实现P-L频段内优异吸波效果.进而,通过多层阻性表面级联结构补偿S-Ku波段内的吸波性能,实现P-Ku超宽带高性能吸波体设计.设计的低频超宽带吸波体在0.3～0.33 GHz和0.33～18 GHz内分别实现至少-8 d B和-10 dB的反射损耗,厚度仅为0.027λL（λL为最低频率处的波长）.同时,该吸波体具有大角度稳定性,在TE极化波和TM极化波斜入射下依然保持良好的吸波性能.最后,进行了加工和实验测试,结果表明该吸波体具有低频超宽带吸波性能以及宽角度稳定特性.

关键词 多机制协同设计; 磁性材料; 阻性表面; 低频超宽带; 超材料吸波体; multi-mechanism collaborative design; magnetic material; resistive surface; low-frequency ultra-wideband; metamaterial absorber

摘要 类周期结构具有独特的电磁波调控特性,在天线、雷达探测、目标隐身等领域具有重要研究价值,而针对大尺度类周期阵列的高效精确电磁仿真一直是电磁计算领域的重难点问题.本文从类周期阵列几何相似性出发,提出了一种具有函数复用机制的并行综合函数法(parallel synthetic basis functions method, p-SBFM),首次实现并验证了p-SBFM在多构型类周期阵列分析中的有效性.相比传统电磁数值算法, p-SBFM在大尺度类周期阵列分析中,能够在一定程度上克服精度、效率、内存消耗三方面指标难以兼顾的难题,为类周期结构的工程应用提供理论分析和仿真手段.

关键词 类周期结构; 综合函数; 并行计算; 矩量法; 电磁仿真; quasi-periodic structures; synthetic functions; parallel computing; method of moment; electromagnetic simulation