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。     

异型截面波导模式变换技术

异型截面波导具有特殊的模式传输特性,理论上能够扩展现有的变模技术,推动多频点、宽带宽和紧凑化模式变换器的发展。但由于其结构复杂,难以通过数学方法直接获得准确描述模式耦合过程的解析表达,从而抑制了此类技术的发展。从麦克斯韦方程组出发,重新推导并给出了基于矢量波形函数的弯曲波导耦合波方程组以及耦合系数的表达式,结合数值求解矢量波形函数的方法即可解决异型波导模式变换器的优化问题。为验证该技术途径的有效性,设计了一个工作在X波段的椭圆波导TM₀₁-TE₁₁模式变换器。仿真与数值计算结果一致,表明该模式变换器变模效率高于95%的带宽为10%,最高转换效率高于99%,较经典的圆波导变模器件有着更好的性能表现。     

铌酸锂包层硫系中红外少模光纤的电光效应

提出了一种采用LiNbO₃晶体为包层、光轴方向沿光纤轴线方向的中红外硫系少模光纤,采用全矢量有限元法研究了外加电场对LiNbO₃晶体的主轴折射率比和光模式的传输特性的影响。结果表明,在2.25～3.85μm波长范围内,模式有效折射率与功率限制因子均随着波长增大逐渐降低,而差分模时延呈现上升趋势。外加轴向电场不但会减小各光模式的有效折射率与差分模时延,而且会增强对各模式能量的限制,并随着模式阶数升高,电场的限制就愈发明显。无外加电场时HE₁₁模色散随波长增大而呈现上升趋势,而HE₂₁,TE₀₁和TM₀₁模色散呈现抛物线型分布,且存在2个零色散波长。当电场增大时,光模式的色散均会增大并会导致色散零点蓝移。电场为4×10⁹ V/m时,HE₁₁,HE₂₁,TE₀₁和TM₀₁模短波长处的零色散波长比无电场时分别蓝移0.569 5μm, 0.391 5μm, ...     

高功率毫米波过模圆波导模式变换研究

在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导模式变换进行了系统研究,得到了最优几何参量．采用不同的相位重匹配方法和选择相应的结构,对TM₀₁-TE₁₁,TE₀₁-TM₁₁,TE_0n-TE₀₁,TE₀₁-TE₁₁模式变换器进行了优化分析,以此结果可设计出相应的紧凑、高效、宽带毫米波过模圆波导模式转换器．     

太赫兹回旋脉塞的粒子模拟方法研究

分析了粒子模拟方法在模拟共形边界,特别是带此类边界的太赫兹回脉塞时引入计算误差的原因。给出了传统的共形网格差分算法的稳定性条件及两种通用的共形处理方法,并对两种方法的稳定性及准确性进行了分析。提出了一种新型的自适应共形网格剖分方法,该方法解决了共形网格的局限性问题。在有自主知识产权的全电磁粒子模拟软件CHIPIC上实现了该方法,并以一个圆柱波导验证了该方法的正确性。采用该方法模拟了工作于TE₂₆模式的频率为0.42 THz的回旋脉塞及HE₀₆模式0.22 THz准光腔回旋脉塞。     

利用金属环聚焦的HTS薄膜Rs分布测试法的研究

介绍了一种测试高温超导薄膜微波表面电阻分布的新方法。该方法利用镜像法相关原理,通过引入金属环实现介质谐振器和腔体的能量汇聚,解决了高温超导薄膜微波表面电阻的分布测试通用性与高分辨率不兼容的问题。根据该方法研制了工作在32 GHz的频率下,工作模式为TE_012+δ的测试装置,其分辨率为直径5 mm,面积19.6 mm2的圆面。测试装置对一片两英寸YBCO/LAO/YBCO超导薄膜样品进行了13个点的表面电阻分布测试。     

微波加热含碳Fe2O3升温过程数值模拟

以含活性炭的Fe₂O₃粉末为研究对象,在氩气保护下对其进行微波还原焙烧实验.研究了Fe₂O₃还原焙烧的升温特性,同时对含碳Fe₂O₃试样在微波场中升温过程进行数值模拟.基于微波加热的特点及加热过程建立数学模型,确定了模拟计算所需的边界条件,利用C语言编程,实现了微波加热含碳Fe₂O₃的数值模拟过程;同时,根据能量守恒关系计算出微波耗散功率与物料升温的关系,模拟出含碳Fe₂O₃粉末的微波加热升温曲线,与实验所测的微波加热升温曲线拟合较好,为研究物料在微波场中的升温过程提供了理论依据.     

CO2稀释条件下微波辅助点火对早期甲烷空气球形火焰的影响(英文)

在定容燃烧弹中利用甲烷空气球形火焰探索了微波辅助点火(MAI)技术在CO₂稀释条件下的点火性能。通过对比环境压力0.2 MPa下点火后火焰核心半径以及形貌等特征,评估了MAI在CO₂稀释比0～20%以及当量比0.6～1.4范围内较火花点火(SI)模式的增强效果。试验结果表明,脉冲重复频率为1 kHz的微波可以在火焰表面诱发褶皱并使火焰明显变形。在当量比0.75的条件下,采用MAI模式将CO₂稀释比极限拓展到了16%,而在此条件下SI模式无法点燃混合气。随着CO₂稀释比由0增大到16%时,微波诱发的火褶皱愈发不明显,而微波对火焰半径的增量在CO₂稀释比为4%时达到峰值。这被认为是随着CO₂稀释比的增加,微波引起的反应动力学增强与热效应之间此消彼长共同作用的结果。8%的CO₂稀释比明显缩小了SI点火的可燃当量比范围,而MAI可以维持相同的点火当量比范围。     

基于微波照射储能用PbZrO3反铁电薄膜的制备

为了获得具有优良储能性能的PbZrO₃反铁电薄膜,采用微波照射技术在LaNiO₃电极薄膜上制备了PbZrO₃薄膜,并研究了PbZrO₃薄膜的微结构、电学性能和储能性能随微波照射时间的变化规律.结果表明：通过微波照射在750℃下只需要180 s就可以获得晶粒大小均匀且微结构致密的钙钛矿相PbZrO₃薄膜;在1 640 kV/cm电场下PbZrO₃薄膜的储能密度可达27.3 J/cm³,储能效率可达59%,表现出良好的储能性能.因此,在结晶过程中使用微波照射技术可以有效获得具有优良储能性能的PbZrO₃反铁电薄膜.     

一种双模宽波束平面天线及其相控阵应用

该文提出了一种双模宽波束平面天线单元,并基于此单元实现了具有大角度扫描特性的相控阵天线。该天线由两个平行的磁偶极子和一个电偶极子组成,其中磁偶极子是三边短路的微带贴片,电偶极子是带有扇形加载的金属条带。通过使用两个磁偶极子,工作带宽得到了有效拓展。天线10 dB阻抗带宽的测量值为5.3%（5.55~5.85 GHz）,工作频带内E面的半功率波束宽度大于140°。对单元间距为0.23λ₀（λ₀为在自由空间中心频率对应的波长）的8单元线阵的扫描特性进行了研究。测试结果表明,该天线阵的主波束可以在增益3 dB波动范围内从-60°扫描到+60°,同时扫描的3 dB波束覆盖范围可以从-76°到+78°。天线及其阵列的仿真和实验结果符合得较好。     

回旋速调管外接模式转换器研究

在模式耦合理论的基础上,详细讨论了8 mm高功率回旋速调管外接TE01~TE11模式转换器,采用波导轴线弯曲与波导半径渐变的结构和不同的相位重匹配技术进行优化分析,有效地抑制了寄生模式的转换,提高了输出模式转换效率,并得到了最优几何参量。     

不确定离散系统的鲁棒Gl2滤波器设计

对于凸多面体不确定离散系统,研究了满足误差估计系统鲁棒稳定且满足一定Gl₂性能指标的线性全阶稳定滤波器设计方法.分别给出了确定性和不确定性离散系统具有Gl₂性能的线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI)充要条件和充分条件.在此基础上,通过使用滤波器参数化方法,分别推导出了以LMI描述的确定性和不确定性系统的Gl₂滤波器存在的充要条件和充分条件,进而可以使用LMI凸优化程序求解滤波器.通过对算例的计算,结果表明,在噪声信号为独立范数有界情况下,鲁棒Gl₂滤波比H_∞滤波具有更少的保守性.     

基于介质销钉的基片集成波导带通滤波器的设计

滤波器是微波毫米波电路中的重要部件.基片集成波导技术使得包括平面电路、接头和矩形波导在内的完整电路可以以平面的形式集成在标准印刷电路板上.本文将中心介质销钉引入基片集成波导之中,构成新型带通滤波器.论文中分别基于金属销钉和介质销钉设计了两个带通滤波器,Ansoft HFSS数值结果说明这两种方式构成的滤波器均能较好地满足设计指标,说明文中的方法是行之有效的.     

基于瞬时无功理论的并联型有源滤波器恒功率控制

针对有源滤波器谐波电流检测的复杂性以及响应延迟,根据瞬时功率理论,提出了并联型有源滤波器恒功率控制策略。该控制策略通过实现逆变器有功功率和无功功率的解耦,分离出待补偿的功率分量,采用空间矢量调制算法,实现系统的恒功率控制。通过Matlab/Simulink进行仿真验证,结果显示该策略可以有效抑制系统交流侧谐波电流,补偿无功功率,输出稳定的有功功率,改善系统稳态性能,证明了该策略的正确性和有效性。     

基于扇形枝节加载谐振器的超宽带滤波器

该文提出了一种基于新型扇形枝节加载谐振器的改进上阻带特性的小型化超宽带带通滤波器。该新型多模谐振器由一根高阻微带线上连接三对扇形分流枝节组成。适当调节扇形枝节的尺寸,扇形枝节加载谐振器的谐振频率可以粗略的放置在超宽带频段内（3.1~10.6 GHz）。为了加强耦合度,在滤波器的输入和输出端使用了交指型耦合馈线。此外还给出了该滤波器的设计方法和步骤。最后,给出了滤波器的设计和拓扑结构。测量结果和全波仿真结果有很好地一致性。     

Ka波段微带四倍频器研制

毫米波倍频器目前在毫米波频率合成器中已得到广泛应用,它可以获得具有宽带特性的毫米波频综及多点的频率输出。该文介绍一种利用单片设计的Ka波段微带四倍频器研制,主要采用微带电路结构、微带-鳍线-波导过渡形式进行设计,7.8～8.2GHz微波信号由SMA头输入,毫米波信号由标准波导输出。毫米波四倍频器输出功率大于10dBm,功率波动小于1.5dB。实验测试结果验证了该毫米波四倍频器具有输出性能稳定、功耗低等特点。     

故障信号随机发生的故障依赖检测方法

主要研究一类具有随机故障发生的离散时间系统的故障检测问题, 提出了一种故障依赖方法。首先构建一种数学模型来描述上述问题, 将故障信号的特征转化为含有不确定性的矩阵。通过构造一个故障检测滤波器作为残差发生器, 将故障检测与隔离问题转化为H_∞滤波问题。基于所建立的模型, 通过采用故障依赖的方法对 H_∞性能进行分析, 选用参数依赖的李雅普诺夫函数进行处理。在此基础上, 以线性矩阵不等式的形式给出故障检测滤波器的存在条件。最后通过实例验证理论结果的有效性和实用性。     

高精度微波功率控制技术研究

针对微波输出功率控制过程中所出现的精度低、稳定性差等问题,提出了一种基于DSP的高精度微波功率控制技术.系统采用DSP技术及可控硅控制技术,通过改变磁控管阳极高压来调整磁控管阳极电流,实现了对磁控管输出微波功率的精确控制.同时采用A/D转换器及数字化温度传感器,实现了微波输出功率及微波加热效果的实时监测.通过对不同设定参数下测量的微波输出功率数据的比较,得以看出系统性能稳定可靠且输出微波功率控制精度可以达到1%.     

冬季稳定人工环境实验室内温度的新方法

人工环境实验室对温度的控制精度低于工艺性环境要求,但冬季若采用分体式空调制热模式控制,实验室温度的波动范围过大,影响采集实验数据的准确性。提出冬季采用空调制冷模式联合电取暖器稳定人工环境实验室内温度的新方法,在背景实验中将新方法和传统空调制热温度控制方法进行对比,结果表明:采用新方法能大幅度提高人工环境实验房间温度的稳定性。为对新方法中空调的设定制冷温度与电取暖器功率匹配问题做进一步研究而进行探究试验,实验结果表明:空调制冷量Q₁、测试房间热负荷Q₂、电取暖器功率Q₃和测试房间其他设备功率Q₄存在匹配关系,当空调设定温度相同时,|Q₁+Q₂-Q₃-Q₄|值越小,人工环境实验室内温度波动频率越稳定,振幅越小。     

量化误差下具有多丢包的信息物理系统H∞滤波

研究一类具有信息传输不完全的信息物理系统H_∞滤波问题,考虑的信息传输不完全现象主要包括通信设备缺陷引起的量化误差和网络固有因素造成的连续随机多数据包丢失。采用Delta算子离散化方法构建信息物理系统状态空间模型和H_∞滤波器模型,通过分析和建模将量化误差和丢包模型与滤波器模型结合得出滤波误差系统。利用Lyapunov稳定性理论和Schur补引理推导出保证系统渐近稳定和H_∞性能的2个定理。基于目标追踪系统进行滤波器的仿真验证,结果表明：当量化器的参数固定时,随着最大丢包数的增加,H_∞性能指标γ逐渐增大,即数据包丢失越严重对系统稳定性造成的影响越大,但所设计的滤波器仍满足稳定性条件。所提滤波方法是有效的。