新型人工电磁材料天线罩技术研究

基于飞行器天线隐身的需求,特别针对L波段机载宽带天线阵列隐身的具体要求,需要设计一款工作在L波段的超薄且宽带的频率选择表面（FSS）隐身天线罩,但由于天线工作频率较低,且带宽宽,使得传统设计方法设计的频率选择表面天线罩厚度较厚难以具备真正的工程应用价值。该文从宽带和低剖面两个关键角度出发,提出了一种正交分离式新型金属条电感层及方环电容层的亚波长级联结构并结合磁性材料加载的FSS策略,基于全局优化的遗传算法优化设计,实现了宽带低剖面的频率选择表面设计的隐形天线罩,通过理论分析和实际设计制作,最终设计厚度仅为0.035λ,相对带宽达到28.6%。     

梯度聚氨酯吸声性能的优化

梯度聚氨酯能够吸收宽带声波，通过大量反复试验测量来优化设计梯度聚氨酯各层材料厚度既费时又费力。因此主要从理论上优化梯度聚氨酯各层材料厚度，使其具有最佳吸声性能。制备了梯度聚氨酯，并在声管中测试其水声吸声系数。用传递矩阵法计算其吸声系数，结果表明计算结果与试验结果一致，由此证明应用传递矩阵法计算梯度聚氨酯吸声系数是合理的。然后根据此数学模型，应用Matlab编辑遗传算法程序优化梯度聚氨酯各层材料厚度。     

基于改进的思维进化算法的宽带阻抗变换器设计

针对传统阻抗变换器设计中可能出现的理论设计与实际实现的矛盾,给出了宽带阻抗变换器参数优化设计的数学模型,提出了一种改进的思维进化算法,设计了改进的自适应趋同算子,讨论了符合微带线电路优化的适应度函数,给出了基于思维进化算法的宽带阻抗变换器的优化步骤,并利用Matlab仿真平台对不均匀宽带阻抗变换器进行了优化设计,得到了满意的设计参数.改进的思维进化算法的优化结果同基本遗传算法和传统的Chebyshev计算结果相比较,电压驻波比在通频带内保持较低值,尺寸相对较小,取得了较好的优化效果.同时也验证了本文方法在多变量类型优化问题的可行性和优越性.     

介质参数对吸收体电磁散射影响

二维周期渐变微波吸收体由金属基体和涂敷有耗介质构成.有耗介质的厚度、介电常数和磁导率是影响吸收体电磁散射特性的主要因素,因此有必要分析这些参数对吸收体电磁散射特性的影响.根据吸收体的二维周期性结构特点,把分析介质参数对吸收体雷达散射截面(RCS)的影响简化成分析介质参数对涂敷导体二面角RCS的影响.利用矩量法给出涂敷导体二面角的RCS随介质参数变化的计算例子,并结合天线阵列技术算出最佳介质厚度时吸收体的RCS.     

大功率STATCOM装置IGBT吸收电路参数的多目标优化设计

提出了采用一种并行自校正多目标遗传算法,对大功率STATCOM装置的IGBT吸收电路参数选型进行优化.通过设计实例表明,这种选优方法设计的吸收电路可靠性高,工程应用价值大.     

有源层厚度对VCSEL 混沌动力学特性的影响

利用数值模拟的方法研究了有源层厚度对电流调制下垂直腔面半导体激光器(VCSELs)混沌动力学行为的影响。模拟结果表明有源层厚度较小的系统处于稳定的周期1输出状态,有源层厚度较大的系统在有些参数区间会出现阵发性混沌。有源层厚度是影响VCSELs混沌动力学特性的重要结构参数。     

耐高温宽带吸波超材料的设计及实验研究

提出了一种耐高温的宽带吸波超材料的设计和制备方法,得到了在整个X波段均具有90%以上宽带吸收率、可在室温到400℃工作的吸波超材料。该超材料结构由上层石墨电阻膜方片单元,底层石墨反射层以及中间氧化铝介质层构成,结构参数经过有限元模拟优化得到,通过丝网印刷法制备完成。实测与模拟吸收性能吻合良好,且在不同温度下能保持稳定的吸收性能。超材料的宽带强吸收源于磁共振机制带来的宽带阻抗匹配,以发生在电阻膜层的欧姆损耗为主。得益于磁共振机制,其吸波性能保持了较好的稳定性。与传统耐高温吸波超材料相比,该耐高温吸波超材料具有频带宽、吸收强、厚度薄、制备便捷、温度适应性好等特点,有望运用于高温吸波隐身及电磁兼容等领域。     

利用自适应遗传算法实现模拟电路自动设计

简述模拟电路进化设计的研究现状,提出一种新的自适应遗传算法．利用基于典型电路结构和元件取值标准化的高效编解码方案,以及权值动态调整的多目标适应度评估方法,考虑基因位影响力并跟踪进化进程的遗传参数调整策略等,可根据设计目标自动优化元件的类型和取值．这种新方法能显著减小运算量,提高设计结果的实用性．     

一种有效的微波集成电路设计优化方法

给出一种基于正交设计的微波集成电路设计优化的方法，该方法采用多轮正交设计，通过模拟设计参数空间中有限组电路的频率响应，可在整个参数空间中对多个目标快速寻优。与传统方法相比，该方法不依赖初始值，能够较快地收敛到全局最优解。用微波宽带四级分布放大器设计算例表明该方法可用于电路设计优化，具有实用价值。     

计及蜂窝芯层的垂直轴风力机叶片主梁结构优化设计

针对主梁采用蜂窝芯层后垂直轴风力机叶片会出现重量激增的问题,提出通过主梁的结构优化来达到叶片轻量化设计的目的。利用Fluent软件计算叶片的气动力,应用多项式拟合分别建立主梁结构参数与叶片的质量、最大等效应力的响应面方程;以叶片的质量最小为设计目标,利用遗传算法优化腹板的位置和厚度以及蜂窝芯层的厚度、胞元斜壁长,研究优化前后叶片在额定工况下最大的位移、应力和应变。结果表明：优化后叶片的质量减少了8.14%,且位移、应力和应变分别减少3.92%、29.39%和35.32%,结构性能得到明显提高。     

含磁性金属纤维的多层雷达吸波材料的设计

提出了一种设计多层雷达吸波材料的方法。在使用普通的损耗材料进行设计时,很难在低频段获得较低的反射率。磁性金属纤维在低频段比普通损耗材料具有更大的磁导率,此前还没有包含磁性金属纤维的吸波材料的设计。文中的设计将磁性纤维作为一层,其他层由普通的损耗材料构成,利用设计的一个程序对这几层材料的参数和厚度进行了优化,该程序利用了改性的遗传算法。得到的结果显示出反射率在低频段有了明显的改善(-8 dB对比普通设计的-3 dB)。此设计提供了一种获得优良吸波材料的方法。     

基于遗传算法的有源式高压直流开关参数计算

利用遗传算法对高压直流断路器振荡回路电流波形进行分析,提出对直流断路器振荡回路容抗、感抗和阻尼电阻的值进行在线参数计算的方法,以实现对直流断路器振荡回路性能的正确评估.结合葛上直流输电工程中葛洲坝换流站现场在线监测数据和离线试验数据,通过与MATLAB中利用最小二乘法拟合的结果进行比较,验证了基于遗传算法的高压直流开关参数计算方法的准确性和可靠性.现场试验效果证明遗传算法在高压直流断路器参数计算与状态评估方面优于传统的方法,对实际参数的计算更为准确.     

无金属基底吸波结构对TE波的反射

详细分析了TE极化波以大角度入射到无金属基底的平面多层吸波结构上时的反射特性,导出连接层间电磁场的通用矩阵公式,计算了两层和三层吸波结构的反射系数,并证明了在何种条件下可以获得低的反射率,在此基础上提出了一个简易设计方法。对进气道和进气道内吸波导流板的两层和三层材料设计都获得了良好的特性。     

电流源方式实现宽带视频信号远距离传输

分析了传统的同轴电缆电压源方式传高频信号的缺点,阐述了用电流源方式实现宽带视频信号的远距离传输的原理和电路实现。     

电路模拟技术在吸波结构中的应用

研究了在雷达吸波结构中应用电路模拟技术改进其在TE极化平面波入射下的反射特性的方法。证明了在吸波结构中插入感性电路屏可使其输入阻抗迅速增大,论述了选择电路屏参数的方法,并给出一个设计实例,其特性比通常设计好得多。     

温度传感器动态特性完全补偿方法研究与补偿电路设计

分析了温度传感器动态特性的一阶系统模型和二阶系统模型,指出了其中的二阶系统是非欠阻尼系统、两个系统的阶跃响应有相似性和共同点,进而提出可以将温度传感器动态模型统一简化为一阶系统模型.推导了能够将该一阶系统补偿成理想全通系统的补偿电路传递函数,设计了能实现该传递函数的有源滤波电路,给出了依温度传感器热时间常数设计电路元件参数的公式.指出信号转换电路输出电压与传感器体温度成线性比例关系、补偿电路和信号转换电路有足够宽的通频带,是用硬件实现温度传感器动态特性完全补偿的两个必要条件.     

量子进化算法在极紫外多层膜表征和设计中的应用

针对EUV多层膜的表征和设计过程中普遍采用的遗传算法（GA）存在的大种群和求解效率低的问题,本文将实数编码量子进化算法（QEA）应用于EUV多层膜的表征和宽光谱EUV多层膜的设计过程中。分别采用实数编码GA和QEA对理论仿真的EUV多层膜的X射线掠入射反射谱进行反演拟合和宽光谱EUV多层膜的反射谱进行设计,进而将QEA在EUV多层膜表征和设计方面的性能进行对比分析。分析结果表明,QEA在多层膜的表征方面具有小种群和反演求解效率高的优点,多层膜的膜厚拟合精度可达±0.1nm;在多层膜设计方面,量子进化算法同样具有小种群的优势,同时求解效率较GA算法接近,设计的多层膜反射率带宽为13~15nm,反射率可达25%。相关工作展现出QEA算法在多层膜研发方面的应用价值,为进一步工作打下基础。     

一种和DDS结合的高分辨率频率计设计

介绍了基于直接数字式频率合成器(DDS)的高分辨率频率计的设计方法,并以简单的电路完成对频率信号的高分辨率测量.在测频方案中,利用DDS跟踪被测频率的值,自动合成合适的频标信号,可实现在宽范围内,对任意频率信号的高分辨率等精度测量.样机实测数据表明,高分辨率频率计的测量分辨率可以达到10-12/s量级.     

二维激光扫描转鼓的设计与研究

本文介绍了用一个转鼓实现二维扫描的方法,着重分析了转鼓设计时应该注意的几个问题,诸如转鼓的外形尺寸、几何精度及运动精度对扫描特性的影响,最后举出一个十八面转鼓的设计实例,并给出具体参数。     

平面波垂直入射浸渍吸收剂蜂窝的反射特性

提出一个数值方法,计算当平面波垂直于蜂窝板入射时浸渍吸收剂的蜂窝的反射系数。在引入蜂窝壁表面阻抗后,借助于周期格林函数对无限大蜂窝表面建立了电场积分方程,用矩量法求解未知的表面电流。在8~12 GHz频段内,得到的不同蜂窝高度、不同吸收剂和不同浸渍厚度的数值结果表明,所提出的方法是高效的,可用于蜂窝制备和吸波结构的工作中。