S 波段径向线陶瓷密封窗的分析与设计

为了实现对径向线输入与输出部分的真空密封,优化高功率阵列天线的拓扑结构,本文研究了一种径向线陶瓷 密封窗。基于模式匹配法理论分析了径向线陶瓷密封窗的传输与反射特性,之后以此为依据对其进行了仿真设计,改进 了结构实现方式,降低了三相点和突变结构对密封窗表面电场的影响。设计结果表明：该径向线陶瓷密封窗反射系数小 于0.1,设计功率容量约150 MW。     

FPGA在多轴步进电机控制器中的应用

提出一种应用现场可编程门阵列( FPGA)实现多轴步进电机控制器的方法.采用IP设计思想,步进电机的运动控制由硬件电路(步进电机IP核)实现,轨迹计算由同一芯片上的微处理器(NiosⅡ软核)实现,从而可以构建多轴步进电机控制器的可编程片上系统(SoPC系统).利用VHDL硬件描述语言,设计了一种高性能步进电机IP核,并进行了仿真验证.为了验证该IP核的复用性,构建了一个4轴步进电机控制器的SoPC系统.实验结果表明,此系统可对多轴步进电机实现高精确度控制,每轴的运动是相互独立的,并且控制参数在线可编程.基于这种方式构建的系统,扩展方便、可移植性高、具有广泛的适用性,可用于多轴伺服系统的工业领域.     

短螺旋天线改进设计

以提高天线功率容量为目标,提出了短螺旋天线的改进方案,数值模拟了螺旋主要结构尺寸对其辐射特性和最大场强的影响,给出了具有较高功率容量的短螺旋天线模型.工作频率为4.0 GHz时,改进后的短螺旋天线轴向方向性系数为8.75 dB,轴向轴比为1.22 dB,真空状态下的功率容量提高到64MW.将该单元天线应用到了高功率螺旋阵列天线的设计中,通过对阵列天线的实验测量说明了短螺旋单元天线的良好性能.     

基于SICL的宽频带毫米波多波束阵列天线设计

为实现第五代移动通信技术(5G)毫米波阵列天线的多波束扫描,提出了一种基于基片集成同轴线(Substrate Integrated Coaxial Line, SICL)的宽频带毫米波多波束阵列天线。多波束阵列天线主要包括基于SICL的宽频带毫米波罗特曼透镜和基于SICL馈电的宽频带磁电偶极子天线,罗特曼透镜腔体采用平板波导结构,移相段采用非色散结构SICL,设计了一种平板波导透镜腔体和SICL移相段的宽频带匹配结构实现宽频带罗特曼透镜。采用SICL耦合馈电的宽频带磁电偶极子天线作为多波束阵列的辐射单元,易于直接与基于SICL的罗特曼透镜连接使用,可实现宽频带波束扫描。基于此设计了一种7个波束端口、9个阵列单元的宽频带多波束阵列天线。仿真结果表明,该罗特曼透镜的-10 dB阻抗带宽约为42%(20.5～31.5 GHz),磁电偶极子天线的-10 dB阻抗带宽约为45%(20.5～32.5 GHz),组成的多波束阵列天线在20.5～31.5 GHz(约42%)频带内可实现±30°的波束扫描,天线结构简单紧凑、剖面低、易集成且能实现宽频带波束扫描,适用于5G毫米波通信。     

城际列车升降弓电磁辐射特性研究

弓网放电辐射是轨道交通系统电磁干扰的重要来源,在此通过结合快速暂态过电压与电磁理论,建立了城际列车弓网放电辐射仿真模型,研究了弓网辐射骚扰的时域及频域特性。通过对某型短编城际动车组升降弓工况下的辐射骚扰进行测试,记录弓网电弧辐射的时域波形,借助快速傅里叶算法对数据进行后处理,分析了在弓网辐射骚扰能量集中的20～100 MHz频段内放电辐射波形时域及频域特性,验证了仿真模型的准确性。     

编织参数对电缆辐射特性的影响

从屏蔽电缆的共模辐射机理引出转移阻抗,结合某型动车组线槽和屏蔽电缆结构,通过仿真软件对不同编织参数电缆的屏蔽性能做出了规律性的分析,并与编织层覆盖率计算公式相互验证了计算结果.结果表明:编织束数、编织束内的导线数、单位长度上编织层交叉的股数的增加会导致转移阻抗减小、屏蔽效能增大,但电缆的低耗和柔韧性降低.电缆参数优化,需综合考虑各参数对电缆整体性能的影响.     

毫米波车地通信的小型化波导螺旋阵列天线设计

高速磁浮列车毫米波车地通信系统要求其车载天线具有小型化、宽频带、圆极化和辐射扇形波束等特点。为更好地满足这些要求,设计一种中心馈电的小型化波导螺旋阵列天线。该天线馈电系统采用同轴波导中心馈电、4路矩形波导并馈的形式,通过改变馈电波导尺寸、耦合探针长度以及末端采用波导同轴转换器等形式,实现了所有单元的等幅馈电;天线单元由低剖面螺旋天线构成,采用顺序旋转技术改善天线的圆极化性能。利用全波电磁仿真软件设计了一款中心频率为38 GHz的28单元波导螺旋阵列天线,并进行了实验测试。测试结果表明：在37~39 GHz频带范围内,天线驻波比小于1.41,增益大于21.7 dB,轴比小于3.6 dB,俯仰面波瓣宽度为4.5°~4.7°,方位面波瓣宽度为29°~29.7°,满足毫米波车地通信系统车载天线的设计需求。     

直流微电机位置伺服控制器及其FPGA实现

使用Verilog HDL设计了一种基于FPGA的直流微电机位置伺服控制器。通过控制参数在线自适应整定优化PID控制算法,提高位置响应速度和定位精度;通过补偿机制,消除H桥死区时间导致的静态误差。仿真结果表明,控制器计算结果与预期吻合。实验结果表明,控制器实现了对微电机位置的快速准确控制。例化多个控制器即可控制多轴微电机,有利于多轴微电机控制系统的小型化。     

步进电机控制系统建模及加减速曲线优化

为了优化步进电机开环控制系统,对其加减速曲线的控制性能进行了研究。以步进电机运行原理为基础,建立了两相混合式步进电机开环控制系统仿真模型,设计了一种与电机矩频特性更为符合且可以用于实时在线计算的抛物线型加减速曲线算法,并与典型的匀加减速曲线算法、指数型加减速曲线算法进行了仿真比较分析,最后进行了实验验证。仿真和实验结果均表明,在相同的控制周期内,抛物线型加减速曲线的最大无失步转动角度有了显著提高,同时其中间过程的位置跟踪误差和平衡位置处的残余振荡误差也较小。抛物线型加减速曲线具有更快速的动态响应能力,已在某相控阵列天线的单元相位控制中得到了应用。     

高功率1分32路功率分配网络的设计

为满足高功率微波辐射天线对其馈电系统的要求,提出了一种新型的高功率1分32路功率分配网络.该功率分配网络由同轴波导到两路矩形波导、H-T分支和波导同轴转换器三个元件构成,其32路输出具有等幅同相的功率分配特性.该分配网络的中心频率为2.88 GHz,对其结构进行了仿真优化设计和测试.结果表明:该功率分配网络在中心频率2.88 GHz处驻波比为1.13,对应的转换效率为98.8％,功率容量2.3 GW;在2.85～2.91 GHz内驻波比小于1.2,对应的转换效率大于97.8％.