微型集成光波导电场传感器的设计

针对现有测量手段对时域脉冲电场测量的不足,利用铌酸锂晶体的电光效应,设计了一种集成了光波导与锥形天线的新型电场传感器。采用退火质子交换技术与溅射法制备的集成光波导电场传感器体积为仅为 70 mm×15 mm×15 mm。对该传感器的频响特性与时域动态范围进行测试,实验结果表明：传感器带宽为100 kHz至10 GHz,可测量电场范围为6.67 kV/m~133.33 kV/m,线性拟合相关系数为0.98535。与直接感应式电场传感器与电光直调电场传感器相比,集成光波导电场传感器体积更小,无需供电,无金属干扰,带宽宽,更适用于瞬态电磁场的测量。     

激光供电脉冲电场传感器设计

为解决复杂电磁环境中脉冲电场传感器的供电问题,设计制作了一种基于激光光电池供电的脉冲电场传感器,该传感器由激光光电池供电电路、电光转换电路和单极子天线构成。设计制作了采用恒流源电路驱动半导体激光器、光电池、来驱动构成的激光光电池供电电路,可将输入的特定波长的激光能量转换成电能提供给负载或者传感器端使用,从而能够实现远距离的非接触式供能。设计了一套系统标定设备,在一定空间内产生符合测试要求的电场。不同类型的传感器被安装在测试空间内,用来测量模拟器所产生的电场和磁场以及测试体内部电场、磁场等数据及波形,对电场传感器瞬态及稳定标定。测试结果显示,研制的脉冲电场传感器测量3dB带宽在20kHz~500MHz,动态范围100V/m~60kV/mm,负载阻抗125Ω,线性度优于10%,瞬态标定满足上升沿小于3.5ns。     

光纤瞬态电场传感器的研究

为了对高压变电站内因开关操作而产生的空间瞬态电场进行有效的测量,研制了一套光纤瞬态电场传感器.采用球形探头将空间瞬态电场变换为瞬态电压,由置于探头内部的微型光发射机通过光纤把瞬态电压信号传输到远端的光接收机,解决了强电磁干扰环境内的瞬态电场的测量问题.     

一种用于地面散射特性分析的同步测试系统

基于G语言开发环境,以激光测距传感器、功率计探头作为外部采集设备研制了一套用于地面散射特性分析的同步测试系统;该系统在实时同步采集辐射场功率信息与接收天线高度信息的基础上,给出地面散射影响程度,具有同步精度高、自动化快速测量等优点;为验证所研制的测试系统的可靠性,开展小尺度地面散射测试实验;实验表明,该系统获取的实验数据与理论计算数据基本一致。     

时域天线阵的测试及其结果分析

将时域天线组成阵列是改善超宽带雷达技术性能一条行之有效的途径;研究时域天线阵辐射或接收的波形变换和畸变规律．是十分必要的;利用虚拟仪器技术,采用1．abView软件平台,使用模块化设计思想．实现一套慕于示波器和转台协调工作的时域天线阵自动测试系统的设计;通过对灭线阵测试结果进行分析,并与FDTD的仿真结果进行对比,得出关于时域天线阵有价值的结论。     

新型偶极电场探测器及对空间电场的测量

介绍一种带有偶极天线的空间电场探测器的研制及对有界波EMP模拟器空间场的测量方法。该探测器结构简单、体积小、灵敏度高、动态范围大 ,尤其是具有高输入阻抗和频带宽的特点 ,能够实现对模拟器中瞬态电场的原波形测量。     

应用激波管作传感器的动态标定

在传感器的设计、研制、改进乃至使用的过程中,常需作动态标定。动态标定可分为两类,即频率响应法和瞬态响应法。一般说来,频率响应试验能量集中,抗干扰能力强,但设备复杂,试验周期长,费用较大,特别是对于压力传感器来说,频率响应试验是比较困难的;相对来讲,瞬态响应试验设备较简单,试验周期短,费用较低,但抗干扰能力差。所以,作时域动态标定,需选择较好的激励信号。阶跃信号就是一种较为常用的作时域动态标定的信号。本文介绍一种应用激波管发生的阶跃压力作传感器动态标定的方法,并给出了一个具体的试验实例。     

GIS局部放电检测的有源外置UHF传感器设计

针对传统无源外置局部放电超高频(UHF)传感器频带窄、增益低、容易引入噪声的问题,研究并设计了基于有源集成天线(AIA)技术的有源外置传感器.传感器通过宽频带天线接收局部放电产生的电磁波信号,在天线介质板上直接由有源对数检波器放大信号进行包络检波,省去了传统设计中的平衡不平衡转换与射频传输线,降低天线前端的匹配损耗,改善传感器的频带、噪声和增益.测试结果表明:传感器中心频率为900 MHz,驻波比小于2的频带为730 MHz ～ 1.05 GHz,传感器输出信号峰值为5V,频率为2～10 MHz.该传感器抗干扰能力强,增益高,适合GIS局部放电的检测.     

GIS局部放电检测的有源外置UHF传感器设计

针对传统无源外置局部放电超高频﹙UHF﹚传感器频带窄、增益低、容易引入噪声的问题,研究并设计了基于有源集成天线﹙AIA﹚技术的有源外置传感器。传感器通过宽频带天线接收局部放电产生的电磁波信号,在天线介质板上直接由有源对数检波器放大信号进行包络检波,省去了传统设计中的平衡不平衡转换与射频传输线,降低天线前端的匹配损耗,改善传感器的频带、噪声和增益。测试结果表明:传感器中心频率为900 MHz,驻波比小于2的频带为730 MHz~1.05 GHz,传感器输出信号峰值为5 V,频率为2~10 MHz。该传感器抗干扰能力强,增益高,适合GIS局部放电的检测。     

基于旋转谐振结构的单芯片二维电场传感器

提出并研制了一种二维电场检测传感芯片,将四个电场测量微型单元和旋转式驱动微结构集成在3. 5 mm ×3. 5 mm的敏感结构上,实现了单芯片的电场二维测量.介绍了传感器的工作原理、敏感结构的设计,以及基于绝缘体上硅( SOI)工艺的单芯片微型二维电场传感器制备工艺技术.成功研制出传感器原理样机,研究了微型二维电场传感器的标定方法,开发了用于电场二维标定的测试装置,并在室温常压下对传感器进行了二维标定.实验结果表明:该传感器能够有效减小电场的轴间耦合干扰,测量误差优于7. 04%,线性度可达到1. 25%.     

无线脉搏波测量及性别区分——基于在体传感网的多点测量应用

人体脉搏波中包含着丰富的生理病理信息,在中国传统医学中深受重视。基于脉搏波测量传感器和在体传感器网络通信技术,设计并实现了一种无线脉搏波测量装置,使测量过程更加方便灵活,并能远程进行。在实测数据的基础上,引入多种时频特征提取方法和支持向量机进行了男女性别区分的探索,频域特征准确率为56%,时域特征作用不明显。实验结果支持了中医界对切脉判定性别的说法,并说明频域特征对性别区分是有一定启示作用的。     

Breast cancer detection using K‐nearest neighbors data mining method obtained from the bow‐tie antenna dataset

Breast cancer, has been a significant cancer type for women on the society. Early diagnosis and timely medical treatment are important key factors spreading to the other tissues and permitting long‐time survival of patients. Since the existing methods have several serious shortfalls, microwave imaging method for the diagnosis of early stage tumors has been interested by different scientific research groups in terms of moderating endogenous the electrical property difference between healthy tissue and malignancies. In this article, both an ultra‐wideband bow‐tie antenna with enhanced bandwidth and a 3D breast model which has different electrical properties which are permittivity and conductivity is created in simulation tool to solve electromagnetic field values. Return loss, VSWR, and radiation pattern characteristics, which are significant antenna parameters, are simulated and obtained whether the antenna possess an efficient characteristic or not. Electric field values over the breast tissue in which there is a tumor or not tumor are evaluated. In this article, above‐mentioned values of frequency bandwidth, dielectric constant of antenna's substrate, electric field, and tumor information were consisted in their dataset. This dataset obtained from the Bow‐Tie Antenna was used to detect the breast cancer with one of the data mining method, which is K‐Nearest Neighbor Algorithm.     

基于间接时域测量的窄带天线误差修正方法研究

针对间接时域测量技术在测量低频窄带天线时扫频带宽窄,距离分辨率低,在时域无法精确加门去除多径干扰的问题,引入一种新的拓展测试带宽的方法,即使扫频带宽远大于天线的工作带宽,利用反射系数将天线反射回馈线的功率补偿到频域响应上,虚拟天线在整个扫频带宽内无反射,通过傅里叶变换及加时域门的方法可以获得精确的方向图;对所提出的方法进行了实验验证,结果表明经过反射系数的补偿修正,距离分辨率得到提高,测试误差减小了1.8dB,所得到的方向图与标准方向图更为接近。     

一种磁电换能器及其能量管理电路研究

设计了一种双弹性基底磁电换能器,实现较宽频带内的交变磁场能量到电能的转换.并设计了电源管理电路,实现长时间内对磁电换能器输出电能的收集,瞬间放电,驱动负载工作.实验表明,这种双弹性基底磁电换能器的磁电响应带宽比单弹性基底的磁电换能器的带宽有所提高.而电源管理电路中的储能超级电容经过一定时间的充电,当其两端电压达到0.5V时,能量瞬间释放电路工作,成功驱动最大功耗为75nlw的无线传感器节点正常工作,工作时长为620ms.     

一种宽频带四单元微带天线阵设计*

综合运用了H型缝隙耦合馈电技术和引入空气层技术展宽了天线的频带,设计出一个工作在Ku波段的宽频带微带天线单元并组成四单元阵列。该天线由两层介质板构成,并利用180°反相馈电抑制了高次模的耦合激励,降低了交叉极化电平。使用三维电磁场仿真软件(Ansoft HFSS)对微带天线进行仿真优化,仿真结果表明,天线单元性能良好,相对阻抗带宽(S11≤-10 dB)为8.5%,增益为8.05 dB。四单元天线阵列相对阻抗带宽(S11≤-10 dB)达到16.6%,增益为13.7 dB。天线阵列性能良好,设计方法具有很好的可扩展性。归纳总结出的介电常数计算式也具有普遍性。     

中国微米纳米_基于电场的快速暂态过电压测量

提出了一种基于电场的VFTO测量方法,以实现气体绝缘变电站(Gas Insulated Substations GIS)开关操作引起的快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage VFTO)的测量.通过MEMS电场传感器测量GIS母线周围的电场,进行大量试验确定电场强度与母线电压的线性关系,并对传感器进行标定,实现VFTO的测量.从理论上对GIS变电站不同负载的VFTO建模并进行仿真数值计算;使用扫频法、方波响应法对电场传感器的响应特征进行了测试,高频截止频率>134 MHz;在实验室内进行了高幅值电压测量实验,在云南电网公司超高压试验研究基地进行GIS变电站现场VFTO测量实验,结果表明利用电场传感器能够进行快速暂态过电压的测量.     

Design and Analysis of Novel Antenna for Millimeter-Wave Communication

At present, the microwave frequency band bandwidth used for mobile communication is only 600 MHz. In 2020, the 5G mobile Communication required about 1 GHz of bandwidth, so people need to tap new spectrum resources to meet the development needs of mobile Internet traffic that will increase by 1,000 times in the next 10 years. Utilize the potentially large bandwidth (30∼300 GHz) of the millimeter wave frequency band to provide higher data rates is regarded as the potential development trend of the future wireless communication technology. A microstrip patch implementation approach based on electromagnetic coupling feeding is presented to increase the bandwidth of a dual-polarized millimeter-wave antenna. To extend the antenna unit's impedance bandwidth, coplanar parasitic patches and spatial parallel parasitic patches are used, and a 22 sub-array antenna is developed using paired inverse feed technology. The standing wave at the centre frequency of 37.5 GHz is less than 2 GHz. The antenna array's relative bandwidth is 6.13 percent, the isolation is >30 dB, the cross-polarization is −23.6 dB, and the gain is 11.5 dBi, according to the norm. The proposed dual-polarized microstrip antenna has the characteristics of wide frequency bandwidth, large port isolation, low cross-polarization, and high gain. The antenna performance meets the general engineering requirements of millimeter-wave dual-polarized antennas.     

船舶电力推进系统电磁环境虚拟暗室测试技术研究

针对船舶电力推进系统体积大,功率高,结构复杂,电磁干扰严重等特点,提出了一种船舶电力推进系统电磁干扰虚拟暗室测试技术。首先设计了多传感器同步测试电力推进系统的电磁干扰,克服单传感器分布测试时带来的时间差问题,并提出了时频同步技术保证多传感器测试的信号时间与频率同步,从而提高测试精度和应用范围。然后设计了基于独立分量分析的多通道盲源分离算法,利用源信号近似的统计分布先验知识分离出每个传感器的信号。最后建立了虚拟暗室测试系统进行试验验证,计算机仿真以及试验结果证明该技术准确而快速地测试出了电力推进系统的电磁环境,确定了电力推进系统的主要干扰源,保证电力推进系统的电磁兼容性,具有重要的工程应用价值。     

一种用于测量快前沿高压脉冲的电容分压器

设计一种基于大电容量低压臂的电容分压器,用于测量快前沿脉冲.首先介绍了电容分压的原理,然后阐述了基于低压臂和高压臂的设计结构,随后采用高频电磁场计算方法对分压器高压臂、低压臂和整机模型进行了参数设计,时域仿真结果表明能够满足18 MHz测量带宽的设计要求,较好地控制低压臂寄生电感,实现高分压比和较宽频带的电容分压.最后通过分压器仿真与样机实验测量,结果表明能稳定提高测量频带,且结构简单,满足对峰值较高(100 kV以上)上升时间短(20 ns)的脉冲测量,且满足装置小型化发展方向,能够应用于高压脉冲以及其他暂态电压的测量.     

测量电场的铌酸锂光传感器综述

铌酸锂(LiNbO3)光传感器具有灵敏度高,不受外部电磁场干扰的特性,吸引了越来越多科研工作者的注意。对基于不同类型传感器的制作工艺、传感原理和适用范围,介绍了3种用于测量电场的铌酸锂光传感器,它们分别是:基于Mach-Zehnder波导调制器与微多环天线的集成方位角铌酸锂光传感器;铌酸锂介质波导光传感器;室温直接粘接的铌酸锂晶体层高电压光传感器。