基于电磁超材料的微波单向传输圆波导设计

微波隔离器是微波系统中不可或缺的器件,常见的隔离器都采用了铁氧体旋磁材料配合吸收负载实现电磁波的单向传输。这种器件虽然可以使电磁波单向传输,但是并不能改善能量的浪费问题,还增加了系统的复杂度。针对上述问题,本文基于电磁超材料设计了一种微波单向传输的圆波导,使用波导内壁涂覆折射率逐渐变化的材料来影响电磁波的传输特性,从而实现电磁波单向传输。本文给出了微波单向传输的电磁计算模型和超材料结构及属性,并通过简化这种超材料使其易于实现;最后通过电磁仿真分析了这种材料的电磁特性并给出了这种材料的实现方法。     

基于拓扑单向波导的电磁诱导透明效应研究

为了研究电磁诱导透明效应在拓扑单向波导中的表现，设计了一种基于磁性光子晶体的耦合谐振腔波导。通过对谐振腔位置的调控实现了具有单向性质的电磁诱导透明效应，并利用有限时域差分仿真证明了电磁诱导透明效应在单向拓扑波导中的相关特性。该研究可为拓扑波导中实现光延迟、光开关等提供参考。     

多层圆片级堆叠THz硅微波导结构的制作

基于微电子机械系统(MEMS)工艺,提出一种多层圆片堆叠的THz硅微波导结构及其制作方法。为了验证该结构在制作THz无源器件中的优势,基于6层圆片堆叠的硅微波导结构,设计了一种中心频率365 GHz、带宽80 GHz的功率分配/合成结构,并对其进行了仿真。研究了制作该结构的工艺流程,攻克了工艺过程中的关键技术,包括硅深槽刻蚀技术和多层热压键合技术,并给出了工艺结果。最终实现了多层圆片堆叠功率分配/合成结构的工艺制作和测试。测试结果表明,尽管样品的插入损耗较仿真值增加3 dB左右,考虑到加工误差和夹具损耗等情况,样品主要技术指标与设计值较为一致。     

Design and control of coaxial switching system for ion cyclotron wave resonance heating system of EAST

Ion cyclotron wave resonance heating system(ICRH) which is one of the most important auxiliary system in EAST provides conditions for heating the plasma. In order to make the whole transmission network of ICRH form the required state, the coaxial switching system was developed, which mainly consists of 11 same coaxial switches. Each coaxial switch has a controller with an RS485 communication interface and is able to switch between two states. All controllers are integrated to an RS485 hub which connects to the computer. A master computer software is developed to control the coaxial switching system so as to achieve the state needs of ICRH. Moreover, several rounds of experiments show that the coaxial switching system operates reliably. The coaxial switching system has already been applied to normal use currently.     

Flower‐shaped ultra‐wideband fractal antenna

A flower‐shaped ultra‐wideband fractal antenna is presented. It comprises a fourth iterative flower‐shaped radiator, asymmetrical stub‐loaded feeding line, and coplanar quarter elliptical ground planes. A wide operating band of 12.12 GHz (4.58‐16.7 GHz) for S ₁₁ ≤ ? 10 dB is achieved along with an overall antenna footprint of 15.7 × 11.4 mm². In addition, other desirable characteristics, that is, omnidirectional radiation patterns, peak gain upto 5 dB, and fidelity factor more than 75% are achieved. A good agreement exists between the simulation and measured results. The obtained results illustrate that this antenna has wide operating range and compact dimensions than available structures.     

基于同轴线相位法的两相流含气率测量研究

为了准确测量气液两相流含气率,提出一种同轴线相位差测量方法。利用同轴线传感器,通过测量电磁波经过在同轴线内分布状况不同的气液混合介质后相位差的变化,得到混合介质的含气率。完成了同轴线测量电路及测量传感器的设计,建立了一种含气率测量模型。以气液两相做了室内静态实验,并对垂直管状态下传感器响应和实验结果进行了误差分析。结果表明:相位差输出与含气率呈线性关系;同时,在不同频率下,预测结果和实验结果的相对误差在±5%范围内,说明预测模型准确度较好。     

一种基于MEMS工艺的365 GHz硅微波导垂直转接结构

基于微电子机械系统(MEMS)工艺设计并制作了一种THz垂直转接结构,该结构采用6层硅片堆叠的硅微波导形式。理论分析计算了垂直转接结构的参数,并使用三维电磁场分析软件HFSS对该结构进行了模拟仿真。设计得到了中心频率为365 GHz、带宽为80 GHz、芯片尺寸为10 mm×7 mm×2.7 mm的THz垂直转接结构。给出了一套基于MEMS工艺的硅微波导的制作流程,制作了365 GHz垂直转接结构并对其进行测试。获得的THz垂直转接结构的回波损耗随频率变化的测试结果与仿真结果基本一致。采用MEMS工艺制作的硅微波导垂直转接结构具有精度高、一致性好、成本低的特点,满足THz器件的发展需求。     

混合型开槽同轴布喇格结构的比较研究

基于电磁仿真软件(Computer Simulation Technology,CST)平台,对几种不同开槽形状同轴布喇格结构的频率响应特性分别进行了数值模拟比较研究.结果表明:三角形开槽带宽最窄而矩形开槽带宽最宽;交替混合型开槽时耦合模式的反射率明显提高,而分半混合型开槽时不仅耦合模式的反射率提高,且其带宽也明显变宽,但两种开槽方式时工作模式的反射率和带宽都位于单一开矩形槽和三角形槽之间;叠加混合型开槽克服了单一矩形槽和三角形槽存在奇点和边界突变的缺点,对模式的选择性能优于矩形开槽,反射率和带宽又大于正弦开槽和三角形开槽,仅其谐振频率点有偏移.这些特点有利于同轴布喇格结构的模式选择、散热和工业生产.     

Ku波段基片集成波导带通滤波器的设计

设计了一款基于基片集成波导的ku波段卫星通信的带通滤波器。描述了位于SIW内部的金属通孔的等效电路模型,并分析通孔直径、位置等关键参数对滤波器性能的影响。针对基于中心位置的SIW带通滤波器带宽较窄的问题,提出偏置金属通孔SIW带通滤波器的设计方法,从而增大滤波器的带宽。并通过对改进后的基片集成波导带通滤波器的仿真,验证了设计的正确性和方法的有效性。     

基于同轴图像传感的激光焊接过程质量监测技术

针对激光焊接过程中由于参数不匹配、装配误差等原因造成的焊接过程不稳定等焊接缺陷，基于同轴图像传感技术，建立起一套激光焊接过程中的质量在线监测系统，对焊接过程中的熔池图像进行了采集分析及其熔池特征信息的提取. 结果表明，在激光功率为1 500 W的不等厚不锈钢薄板激光焊接试验条件下，焊接过程中的不稳定、下塌缺陷以及焊偏现象与熔池形状各特征信息变化具有一定的相关性. 结合BP神经网络算法对所提特征信息进行分类、识别，基于LabVIEW软件平台，可实现相应缺陷的自动化识别及报警功能.