初始信號(hào)對(duì)時(shí)間反演性能的影響分析

陸希成,田 錦,林榮剛,郭昕偉,胡 曉,邱 揚(yáng)

(1. 西安電子科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,西安 710071;2. 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司 第二十研究所,西安 710068;3. 西安新佳騰電子科技有限公司,西安 710061)

時(shí)間反演具有時(shí)空聚焦特性,在許多領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用[1-2]。其中,在電磁學(xué)方面,基于標(biāo)量和矢量衍射理論已證明電磁時(shí)間反演的時(shí)間壓縮和空間聚焦特性[3-4]。時(shí)間壓縮到初始信號(hào)的寬度,空間聚焦大小通常滿足衍射理論。但在精細(xì)結(jié)構(gòu)下,時(shí)間反演還會(huì)出現(xiàn)空間聚焦的超分辨率現(xiàn)象[5-7]。基于時(shí)間反演的這些特征,時(shí)間反演技術(shù)廣泛應(yīng)用于保密通信[8-10]、超分辨率成像[11-12]、脈沖壓縮[13-14]、電磁兼容性測(cè)試[15]、微擾探測(cè)[16-17]及無(wú)線功率傳輸[18]等方面。在這些應(yīng)用中,最常采用的一種時(shí)間反演系統(tǒng)由收發(fā)天線和腔體品質(zhì)因子Q值較高的腔體,即時(shí)間反演腔(time reversal cavity,TRC)組成[19-20],具有良好的封閉性和較強(qiáng)的散射性,不但可提高時(shí)間反演過(guò)程中的多徑效應(yīng),還克服了收發(fā)天線的時(shí)空覆蓋限制,具有很好的反演性能[21]。對(duì)于這類TRC,人們還研究了腔體和天線的特征參數(shù)對(duì)時(shí)間反演性能的影響,如腔體結(jié)構(gòu)、腔體損耗、模式數(shù)量、天線類型和位置等[22-26]。這些研究結(jié)果為時(shí)間反演腔和天線的選擇及設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

對(duì)于初始信號(hào)對(duì)反演性能的影響,文獻(xiàn)[27]中通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法得到帶寬越大反演性能越好的結(jié)論,并給出了經(jīng)驗(yàn)公式,但仍缺乏對(duì)初始信號(hào)影響原因的深入分析。由此,本文基于時(shí)間反演信噪比(signal-to-noise raito, SNR)的定義,利用重構(gòu)信號(hào)與初始信號(hào)的正交特性,深入分析初始信號(hào)的頻率和脈沖寬度對(duì)TRC反演性能的影響,并給出基本規(guī)律,便于選擇合適的初始信號(hào)來(lái)提高系統(tǒng)的反演性能。……