一种圆波导TE01模HPM滤波器

设计了一种基于环形波导耦合结构的圆波导TE₀₁模高功率微波(High-Power Microwave, HPM)滤波器，主要由圆波导半波长谐振器以及半径更大的圆波导耦合窗组成。根据耦合谐振理论得出目标TE₀₁模滤波器的外部Q值以及谐振腔之间的耦合系数，再根据波导结构尺寸和谐振频率、耦合系数、外部Q值三者之间的映射关系得到滤波器尺寸初值，仿真优化确定最终滤波器尺寸，有效提高了圆波导高次模滤波器的设计速度。设计了一款工作频率在9.4～9.7 GHz的TE₀₁模滤波器，并进行数值模拟实验，结果表明，采用164 mm直径圆波导实现的TE₀₁模圆波导HPM滤波器具有3.56 GW的功率容量。     

基于耦合模理论的强阻带抑制带通滤波器设计

为了实现射频收发系统中相邻通道间的信号收发隔离,运用时域耦合模理论设计具有较强的阻带抑制的微带带通滤波器.该滤波器由1个奇偶双模微带谐振单元和1个偶模微带谐振单元构成.3个谐振模式相互耦合,在通带低频侧形成1个传输零点,在高频侧形成2个传输零点.可以实现较高的频率选择性和带内平坦度,在通带的高频侧实现较强的阻带抑制.以C波段的三模耦合微带带通滤波器为例,通过时域耦合模理论对滤波器的滤波特性进行准确计算,得到各个谐振模式之间的耦合关系.通过特征模电磁仿真完成满足该耦合关系的滤波器结构设计.对该滤波器进行实物加工与测试.测试结果与理论计算结果吻合良好.结果表明,该滤波器可以有效地应用于射频收发系统收发通道间的隔离.时域耦合模理论可以实现多模耦合滤波器的高效设计,快速得到系统所需的滤波特性.     

硅基谐振结构中非线性光学效应导致的光学传播参数非互易分析

研究全硅基光学二极管,即在硅基芯片上实现非互易光学传输,是一项具有广泛应用前景并极具技术挑战的研究课题。采用硅基谐振结构微纳器件中非线性光学效应,完成光学非互易传输,是当前实现硅基光学二极管的重要方法。结合硅基波导中的非线性光学效应的基本原理,以及谐振结构微纳器件的基本模型,分析了硅基谐振结构微纳器件构成的光学二极管中的非互易传输问题。仿真结果表明,依靠谐振结构中的非线性光学效应产生的器件非互易特性仅存在于特定频率,这种非互易性在谐振波长附近的一段频率区域较为明显,考虑3 d B以上的非互易传输比率区间,区间宽度累计可以达到10.6 GHz以上。分析了微环耦合系数对硅基光学二极管的非互易传输比率的影响,得出结论:精确控制波导的耦合系数,使得微环工作在接近临界耦合的状态,有助于提升器件的非互易传输比率。     

改进发射端的磁耦合谐振式无线电能传输系统

为提高磁耦合谐振式无线充电系统的传输效率,提出了改进发射端的无线电能传输模型并建立了无线电能传输系统电路模型,讨论了输出功率与传输效率与线圈耦合系数和负载电阻的关系。在线圈谐振状态下,为得到最佳传输效率,研究了耦合系数与负载电阻的取值要求。最后,通过搭建实验平台,验证了系统在谐振状态下,激励线圈与发射线圈的耦合系数为0.8,发射线圈与负载线圈的耦合系数为0.157,负载电阻为150Ω时,传输效率能达到97.3%。     

频率匹配对谐振无线电能传输效率的影响

基于共振耦合式无线电能传输机理和数学模型,对无线电能传输发送端与接收端谐振频率的测量与调整进行了研究,结合Matlab仿真和实际实验操作,研究了在固定距离下两线圈组成的系统电能传输效率与工作频率的关系,研究并比较在不同耦合系数k值条件下两端谐振点频率未匹配和匹配情况下电能传输效率.研究表明不同k值情况下电能传输效率与工作频率的关系曲线存在差异,在相同的k值条件下两端谐振点频率匹配时比两端谐振点频率不匹配时表现出更高的电能传输效率.对于远距离电能传输,即在k值较小的情况下,调节两端谐振点至频率匹配时将有效提高传输效率.     

海洋浮标感应耦合电能传输系统频率分裂特性及最大功率点分析

为探究感应耦合电能传输（ICPT）系统中的频率偏移是否会对系统的最大输出功率产生影响,综合考虑线圈谐振频率、耦合系数,通过建立互感模型对基于海洋浮标的ICPT系统的频率分裂现象进行分析,选择输出功率作为重点研究对象,推导出在ICPT系统中输出功率与耦合系数,工作频率之间的关系表达式. 通过数值分析研究耦合系数、工作频率对频率分裂影响的一般化关系,并通过实验验证其结论. 结果表明：对线圈之间的耦合系数进行匹配,可以避免系统发生频率分裂,且在固有谐振频率处输出功率和效率达到最大值;若系统耦合系数固定,通过调整工作频率,可以使系统传输性能达到最优.     

一种基于SIW和缺陷地面结构的新型带通滤波器

通过介绍一种新型的基于基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,简称SIW)技术和开口谐振环(Split-Ring Resonator, 简称SRR)缺陷地面结构(Defected Ground Structure, 简称DGS)的带通滤波器,基片集成波导技术具有高通传输特性,加载开路枝节的SRR-DGS级连周期结构具有低通传输特性.设计了中心频率在6.05 GHz的带通滤波器,仿真结果表明:在5.4～6.7 GHz内,带内插损优于0.1 dB.     

矩形开口谐振环腔间耦合特性研究

对矩形微带开口谐振环以及矩形地面缺陷开口谐振环的腔间耦合特性进行了深入研究.通过分析耦合谐振的电路模型,得到了耦合系数的计算公式;对矩形微带环、矩形地面缺陷环不同位置下的耦合特性分别进行了分析,系统总结了矩形谐振环之间不同位置形式下的耦合强度;根据不同腔间耦合形式设计了两个带通滤波器,验证了文中的研究.     

雷达前端强电磁脉冲前门耦合研究

针对强电磁脉冲能量经天线耦合进入雷达前端的威胁,给出了电磁脉冲炸弹的毁伤模型,并计算了目标点处的功率密度和场强振幅.然后通过分析天线的工作原理,以雷达抛物面天线为例,用电磁仿真软件CST仿真计算了强电磁脉冲途经矩形口径喇叭、波导同轴转换器、同轴线和带通滤波器时各点的时域电压波形,得出了前门耦合数据及其影响要素.这为深入分析雷达前门耦合规律、验证防护手段提供了方法.     

基于Maxwell的MCR-WPT系统传输效率影响因素仿真分析

运用耦合模理论与等效电路模型,对典型的磁谐振式无线电能传输系统进行理论分析,得到传输效率与谐振线圈间耦合系数的理论关系.利用Maxwell仿真平台构建闭合线圈模型,并对线圈参数扫描,对谐振线圈进行仿真分析,得到线圈的结构参数(包括线圈匝数、匝间距、内径)以及线圈间空间距离对系统传输效率的影响.结果表明,增大线圈匝数可有效提升系统传输效率,线圈存在最优匝间距与内径使系统传输效率最大,适当改变线圈间的空间距离会对系统传输效率产生明显影响.分析结果为后续针对磁谐振式线圈的优化提供了理论依据.