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2011年 第17卷 第6期    刊出日期：2011-12-28

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通信与信息工程

改进的基于每天线速率控制机制的多数据流多输入多输出系统收发机结构

周霁婷, 熊勇, 周志刚

2011, 17(6):  691-695.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.001

摘要 ( 2277 )   PDF (2059KB) ( 1088 )  

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每天线速率控制（perantenna rate control,PARC）技术能有效提高多数据流多输入多输出（multipleinput multiple-output,MIMO）系统的吞吐量.然而，在时变信道下，反馈到发射端的信道质量指示（channel quality indicator,CQI）已经过期，这意味着发射端选择的传输机制与实际情况不匹配，从而导致系统性能下降.考虑到信道延迟对CQI反馈的影响，提出一种改进的多数据流PARC收发机结构.该结构使用基于导频符号辅助调制（pilot symbol assisted modulation,PSAM）的最小均方误差（minimum mean square error,MMSE）信道预测器对信道进行预测，补偿了传输延迟带来的性能下降，使发射机可以更准确地通过改变编码调制（modulation and coding set,MCS）方案来进行速率控制.仿真结果表明，该结构能有效提高基于PARC机制的多数据流MIMO系统性能.

采用并行DD-MZM实现光学倍频毫米波40 GHz RoF系统的QPSK

陈翔, 李迎春, 蔡尤美, 邹是桓

2011, 17(6):  696-701.  doi:10.3969/j.issn.10072861.2011.06.002

摘要 ( 2673 )   PDF (3467KB) ( 1248 )  

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提出一种采用并行双电极马赫曾德尔调制器(dual-drive MachZehnder modulator,DD-MZM)实现光学倍频毫米波光载无线(radio over fiber,RoF)通信系统的正交相移键控(quadrature phase shift keying,QPSK)调制方法.在中心站，光波进入并行DD-MZM后分为4路，分别由4个微波信号调相.此光波通过光纤后被送到基站，经光电转换后产生的高次谐波含有毫米波成分，调整调相指数可使所需的毫米波振幅最大.该系统在生成毫米波的同时，实现了QPSK调制，解决了传统毫米波RoF系统QPSK调制方式的缺陷.通过仿真验证了毫米波的产生和信号的调制解调过程，证明了该链路的可行性.

光纤光栅制备结构的稳定性

肖剑峰, 施解龙, 陆君辉, 孙伟胜

2011, 17(6):  702-707.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.003

摘要 ( 1897 )   PDF (2833KB) ( 1349 )  

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从制备过程的稳定性和精确性角度深入分析相位掩模法制备布拉格光纤光栅的各个环节.通过模拟和实验,验证了掩模板若干参数对制备过程的稳定性和精确性的影响，证实了光纤光敏性与曝光量的关系.在实验中就如何提高聚焦效果、如何稳定光纤光栅中心波长等问题进行了有益的研究，并取得了一些成果，为高精度、批量化制备温度稳定性光纤光栅提供了一种新型的实施方案.

应用于便携设备的新型多频微带缝隙天线

陈文峰, 肖中银, 相亮亮, 马德臣

2011, 17(6):  708-712.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.004

摘要 ( 2124 )   PDF (2399KB) ( 1463 )  

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提出一种新型微带缝隙天线，通过在辐射贴片上开倒T形单极子槽得到覆盖WiFi和GPS频段的多频天线；通过适用相位延迟双微带馈线实现天线的宽带特性，研究不同天线参数对天线性能的影响.采用商业仿真软件CST2009得到的仿真结果与实验测得的结果比较符合.

求解三维电磁场问题的改进的自适应区域分解算法

李鹏, 孟令琴

2011, 17(6):  713-718.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.005

摘要 ( 1980 )   PDF (1656KB) ( 1108 )  

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提出一种改进的自适应区域分解时域有限差分(improved adaptive domain decomposition finite difference time domain, IADD-FDTD)算法.该算法通过对检测面上的电压值进行自适应边界检测，消除了检测面上电场值不稳定而带来的计算误差；还可得到更多分区，提高了计算速度.对三维微带互连结构的分析结果验证了该算法的正确性和有效性.

步行训练机器人主动减重控制方法

方彬, 沈林勇, 章亚男, 钱晋武

2011, 17(6):  719-723.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.006

摘要 ( 2064 )   PDF (1693KB) ( 1168 )  

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减重步行训练是治疗由神经疾病导致的下肢步行障碍的重要手段之一.步行康复训练中由于患者下肢无法承载自身的重量，难以保持自身的平衡，因此设计可为患者卸载自重，并帮助其保持平衡的减重支撑系统显得尤其重要.对课题组设计的减重支撑系统提出减重控制方法，并构建控制系统，最终通过实验论证其可行性.实验结果表明，该减重控制方法可以满足主动减重控制的要求.

数理化科学

Schrodinger方程的交替方向Legendre谱元法

曾凡海, 马和平, 赵廷刚

2011, 17(6):  724-727.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.007

摘要 ( 2238 )   PDF (720KB) ( 1099 )  

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提出一种交替方向Legendre谱元格式求解二维Schrodinger方程,并对于线性情形给出最优H¹误差估计.该方法把二维问题的计算转化成一维问题的求解,并且采用区域分裂法进一步降低问题的规模.该算法可实现高度并行化,并减少存储，通过选择适当的基函数,使得导出的矩阵是带状稀疏的.通过数值算例比较,该方法显示出一定的有效性.

P311蛋白与金属硫蛋白ⅡA相互作用位点的计算机预测

薛晓怡, 冯铁男, 王群群, 王翼飞

2011, 17(6):  728-734. 

摘要 ( 2016 )   PDF (2993KB) ( 1070 )  

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P311蛋白广泛表达于多种组织，并参与体内细胞分化、调节其他蛋白/基因转录、创伤修复、肿瘤发生等多种正常或异常的生物学活动.研究发现，金属硫蛋白ⅡA（metallothionein ⅡA,MT2A）参与P311基因的表达，并起着关键性的调节作用，这说明二者存在着相互作用的关系.采用同源建模的方法构建P311蛋白的3D结构，使用Autodock 4.0软件将结构模型与MT2A进行分子对接，模拟蛋白质间的相互作用，预测二者的作用区域，找出可能的关键残基GLU14，SER48以及GLU56，为进一步的实验研究奠定基础.

假分数阶Chen混沌系统同步

胡建兵, 肖建, 赵灵冬

2011, 17(6):  734-739.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.009

摘要 ( 2327 )   PDF (2816KB) ( 1011 )  

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提出真分数阶系统和假分数阶系统的概念以及对分数阶系统分段研究的思想，建立假分数阶系统稳定性理论.研究分数阶系统中阶次大于1（假分数阶）的分数阶系统同步问题，并设计控制器实现假分数阶Chen混沌系统的同步.仿真结果证实该理论的正确性.

相依序列方差变点的非参数统计分析

邹美红, 程建强, 何幼桦

2011, 17(6):  740-745. 

摘要 ( 1998 )   PDF (750KB) ( 1103 )  

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基于严平稳β-混合过程,建立回归函数和条件方差函数形式均未知情况下的自回归异方差模型方差变点的估计方法；并给出变点检验统计量渐近正态性的证明,由此得到方差变点的检验方法；最后，通过数值模拟,展示估计方法的有效性.

复合材料Z-pinning工艺过程的应力松弛

朱晓光, 张俊乾

2011, 17(6):  746-750.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.011

摘要 ( 2201 )   PDF (2039KB) ( 854 )  

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Z-pinning增强工艺中pin针的嵌入迫使原来均匀分布的面内纤维发生局部变形，造成纤维弯曲、分布非均匀以及树脂富集区的形成，同时基于半固化环氧树脂的流变特性，面内纤维的轴向应力随着时间发生了较大变化.通过建立二维有限元模型，研究pin针植入预成形件后的面内局部纤维应力分布的规律以及应力松弛的现象.研究结果可以为z-pinned 复合材料固化过程的进一步研究提供依据.

利用蒙特卡罗方法设计医用加速器均整器

潘夫兴, 罗文芸, 周诗情, 董晓庆, 王传珊

2011, 17(6):  751-756.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.012

摘要 ( 2219 )   PDF (3146KB) ( 1226 )  

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采用BEAMnrc程序构建医用直线加速器治疗头模型，模拟计算几种单一材料或复合材料构成的均整器对应的射野剂量分布情况.通过对各组射野离轴比(offaxial ratio，OAR)、离轴剂量分布和能量注量分布曲线进行分析并与GB 15213—94国家标准对照，设计具有较好均整度的复合材料均整器.讨论粒子角分布、X射线剂量利用率以及带电粒子污染问题，说明所设计的均整器具有射野内剂量分布平坦、粒子前向性好和带电粒子污染小等优点.

材料科学

电脱氧Nb₂O₅制取金属铌

王兴庆, 谢大海, 陈伟

2011, 17(6):  757-761.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.013

摘要 ( 2086 )   PDF (1578KB) ( 937 )  

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以Nb₂O₅粉末烧结片为阴极，以石墨为阳极，在CaC1₂NaCl熔盐电解质中对Nb₂O₅进行电脱氧，获得金属铌.对不同密度的Nb₂O₅粉末烧结阴极的制取以及烧结阴极密度对电脱氧Nb₂O₅的影响进行研究.结果表明，阴极片的烧结密度对Nb₂O₅在CaC1₂-NaCl熔盐中的电脱氧有着极其重要的影响，烧结密度越低，电解起始电流越大，并且在电脱氧过程中电流也越大；在相同电解时间内，阴极产物中残余氧化物化合价随阴极片密度的降低而降低；Nb₂O₅粉末在8 MPa压力下成型，1 150 ℃下烧结8 h，所得的阴极片具有较好的电化学活性；在850 ℃下电解150 min，Nb₂O₅可完全被还原；电脱氧反应速度会随电解时间的延长而逐渐减慢.实验结果表明，电脱氧是氧化物粉末颗粒与熔盐电解质接触、反应和电离的过程，Nb₂O₅的电脱氧过程是分步进行的，其中间产物是铌的一系列低价氧化物，即Nb⁵⁺→Nb⁴⁺→Nb²⁺→Nb.

氧化硅溶胶对石墨表面的亲水改性

高瑞娟, 杭建忠, 施利毅, 舒畅, 芦火根

2011, 17(6):  762-767. 

摘要 ( 2285 )   PDF (2600KB) ( 1521 )  

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在对石墨进行热处理的基础上，以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体，采用溶胶凝胶法和球磨法相结合，对鳞片石墨表面进行亲水改性处理.对热处理前后石墨表面的官能团进行红外(infrared,IR)光谱分析，发现一些疏水基团如酮基、双键等在热处理后消失，出现亲水性羧酸基团.考察改性前后石墨表面亲水性能的变化以及热处理对改性效果的影响.结果表明，改性后石墨表面的亲水性得到较大改善，热处理有利于对石墨表面的改性处理.以改性石墨为碳源，提高浇注料的流动性并降低浇注料的加水量，使用热重分析差示扫描量热仪（thermogravimetry analysisdifferential scanning calorimetry,TGADSC)对改性前后石墨的热失重进行表征.结果表明，改性后石墨的热失重率从100%降低至70%，石墨的抗氧化性得到很大提高.扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)及能谱(energy dispersive spectrometer,EDS)分析结果表明，改性后的石墨表面形成了致密的网状氧化硅包膜层.

新型节镍Cr22双相不锈钢中铜的作用

石璐璐, 马正欢, 崔世云, 李钧, 肖学山, 赵钧良

2011, 17(6):  768-773.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.015

摘要 ( 2243 )   PDF (2178KB) ( 962 )  

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研究Cu对新型节镍Cr22双相不锈钢(duplex stainless steels,DSSs)的显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响.研究结果表明，Cu元素在该系列成分双相不锈钢中是较强的奥氏体形成元素，质量分数为0.69%的Cu可使Cr22 DSSs在不同温度固溶处理后的奥氏体体积分数增加约8%.节镍型Cr22 DSSs的室温屈服强度和抗拉强度分别在490和750 MPa左右， Cu元素可适当提高Cr22 DSSs的室温延伸和腐蚀性能.新开发的节镍型Cr22 DSSs与目前广泛使用的304奥氏体不锈钢相比，成本大幅度降低，且力学性能和腐蚀性能得到提高.  

新型Cr-Mo-V渗氮钢的力学性能及渗氮特性

廖建雄, 闵永安, 黄泽民, 李阳

2011, 17(6):  774-778.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.016

摘要 ( 2087 )   PDF (3113KB) ( 1310 )  

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开发一种新型含铌无铝渗氮钢，并对其力学性能和渗氮特性进行研究.结果表明，试验钢具有较高的强度、塑性及韧性；在相同渗氮条件下，试验钢渗层深度大，且硬度梯度缓和，具有优良的渗氮性能.

土木工程

成层液化土中单桩-土-结构系统的水平振动分析

杨骁, 何光辉

2011, 17(6):  779-784.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.017

摘要 ( 1816 )   PDF (2275KB) ( 1009 )  

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根据地震场地液化特征，将土层分为上部液化土层与下部非液化土层，并基于桩土相互作用的Winkler模型，将桩等效为Rayleigh梁.建立了考虑上部结构的质量、转动惯量、桩身转动惯量和轴力效应的单桩-土-结构系统的控制方程和边界条件，在频率域给出了问题的解析封闭解.通过与相关实验结果的比较，验证模型和解析解的合理性和有效性，分析几何、物理参数等对单桩-土-结构系统位移放大因子、动力放大因子的影响.研究结果表明：桩身轴力使系统的基频更加趋向地震的主频；土壤的液化使得上部结构动力响应更加剧烈，随着土体液化程度的发展，桩的临界载荷将减小，最终导致桩发生失稳破坏.

网格状带齿加筋的拉拔特性

赵岗飞, 张孟喜, 蔡春

2011, 17(6):  785-791.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.018

摘要 ( 1844 )   PDF (3618KB) ( 947 )  

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在水平-竖向（horizontal-vertical，H-V）加筋体系基础上，提出网格状带齿加筋，并对网格状带齿有机玻璃材料进行拉拔试验研究.首先，对有机玻璃材料进行孔洞设置，并在合适的地方通过布置一定的齿筋来构成立体加筋材料；然后，对不同孔洞、不同齿筋高度的网格状带齿有机玻璃材料在多种法向应力情况下进行拉拔试验.试验结果表明,在相同法向应力作用下，网格状带齿有机玻璃材料加筋的拉拔力明显高于水平网格状有机玻璃材料.探讨了孔洞大小和齿筋高度对网格状带齿有机玻璃材料的极限拉拔阻力的重要影响.进一步研究了筋土界面的摩擦特性，建立了理论计算公式，并将试验结果与计算值进行了对比，发现二者基本吻合.

含建筑垃圾土的物理力学特性

杨德生, 张孟喜, 崔振清, 赵岗飞, 费君

2011, 17(6):  792-798.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.06.019

摘要 ( 1930 )   PDF (2586KB) ( 1140 )  

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含建筑垃圾土是一种包含有建筑垃圾的地基土体，其主要成分为土、碎石、碎砖、玻璃以及少量塑料，这些建筑垃圾成分使得该土体具有新的物理力学性质.经过一系列的物理力学试验研究，发现含建筑垃圾土属于非均质级配良好土，具有较高的抗剪强度指标，这主要是由其中的碎石等大颗粒在荷载作用下的咬合力所起到的抗剪作用；另一方面，由于沉积年代较短，浅层含建筑垃圾土结构松散，固结试验结果表明，该土体具有较高的压缩性.