基于圆环四维天线阵列的物理层保密通信研究

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1、＂ｒＩｒｆ—ＩＭ４击种化丈聲ＭＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＼＼ｊｉｉｍｉｉ＂论文题目基于圆环四维天线降列的物理层保密通信妍究‘？．学科专业电磯场与微波技术学号２０１３２１０２０２１１ｉ作者姓名金蠢源指导教师杨仕文教授分类号密级注1UDC学位论文基于圆环四维天线阵的物理层保密通信研究（题名和副题名）金鑫源（作者姓名）指导教

2、师杨仕文教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业电磁场与微波技术提交论文日期2016.04.01论文答辩日期2016.05.11学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月27日答辩委员会主席林先其评阅人林先其、程钰间、杨德强注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ASTUDYONPHYSICALLAYERSECURECOMMUNICATIONSBASEDONCIRCULAR4DANTENNAARRAYSAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicSci

3、enceandTechnologyofChinaMajor:ElectromagneticFieldandMicrowaveTechnologyAuthor:XinyuanJinAdvisor:Prof.ShiwenYangSchool:SchoolofElectronicEngineeringofUESTC独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它

4、教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表不谢意。■作者签名：日期丰月日（心论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使巧学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被塞阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或归描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）．备少作者签名：导师签名：

5、户曰期年－月曰化Ｃ户摘要摘要随着现代无线通信系统的飞速发展，无线通信系统的安全问题也越来越受到人们的重视。为了对无线通信系统进行更高级别的加密防窃听，需要对整个通信系统的软件层面和物理层面的保密特性都进行深入的研究。近来，在物理层保密通信中脱颖而出一种新型的天线技术形式——四维天线阵列。四维天线阵作为传统相控阵的一种演变形式，是将第四维设计变量—“时间”—引入到传统的三维空间天线阵列中，也是现代天线技术科技中最前沿的一种技术。它具有以下的特点：能实现低副瓣或者超低副瓣方向图、高性能低成本、多波束形成、多维设计自由度等等。更值得

6、注意的是，利用其四维天线阵特有的边带效应产生的频率调制作用，可以将四维天线阵列应用于无线信息定向安全传输及保密通信中。本文将四维天线阵技术和圆环阵列技术相结合，提出了一种在二维空间内实现的保密通信的新思路，并且展开较为深入的理论论证和实验研究。论文的工作主要包括：1.基于四维天线阵的基本原理，对圆环四维天线阵列在固定时序、随机时序下的保密通信特性进行数值分析，对圆环四维天线阵的发射BPSK信号进行误码率分析。仿真结果表明，圆环四维天线阵有别之前研究的仅限于方位面的保密通信方法，可以实现模拟信号和数字信号在二维空间内的保密通信。2.

7、基于电磁仿真软件，设计了一款宽带印刷偶极子圆环阵列天线，圆环四维天线阵通过CPLD控制电路搭配合理设计的时间调制频率、信号带宽和开关时序，使其能够在需要方向发射无畸变的原始信号，而在其它他方向发射畸变的错误信号，从而实现所需方向的保密通信。3.针对保密通信所需方向图形式，采用差分进化算法对圆环四维天线阵列的方向图进行优化与综合。在采用商用电磁软件HFSS全波仿真圆环阵列天线模型，使用差分进化算法调用HFSS，对其幅度和相位激励进行优化设计。本文对圆环四维天线阵的阵列设计和保密性能进行了较为深入的研究，并通过实验结果以及数值仿真结果

8、验证了在圆环四维天线阵在实现物理层保密通信系统的可行性。本文的研究工作表明了圆环四维天线阵在物理层保密通信中具有极大的优势和潜力。关键词：阵列天线，时间调制，保密通信，圆环四维天线阵列，差分进化算法IABSTRACTABSTRACTAsthemod