低副瓣微带天线设计

针对传统低副瓣天线工作带宽窄的问题,设计了一种应用于低副瓣天线阵列设计的新型宽带微带天线单元。通过采用H型槽耦合馈电方法,天线单元工作带宽达到11%以上。同时,为实现天线阵列的宽频带工作特性,对宽带馈电网络进行了专门设计。馈电网络采用串、并结合的馈电方式,利用阻抗变换节实现所需要的天线单元馈电幅相分布。基于所设计的天线单元和馈电网络,设计了一种基于道尔夫-切比雪夫电流分布的C波段微带天线阵,并对天线进行了加工、测试。测试结果表明,所设计的天线具有低副瓣、窄波束、高增益的特性,天线的旁瓣电平抑制大于20 dB。     

虚拟仪器在数字阵列天线测试中的应用

在现代雷达和民用通讯领域,数字阵列天线是当前的一大研究热点。但是阵列系统的多天线单元和多收发通道必然带来阵列系统的误差。所以,天线交付前都要准确获得其相对幅相误差的分布。而一般的天线测试系统通用性较差,测试工作量大。我们利用虚拟仪器系统开发平台－LabVIEW和NI支持的数字信号采集卡,编制具有友好人机交互界面的数据采集和监视VI（虚拟仪器）,可以实现阵列天线测试过程中的通道监视、数据采集,大大简化数字天线阵列的测试工作量。开发的系统极大缩减了阵列天线的测试周期。     

P波段瞬态极化雷达射频系统研制及其性能测试

本文首先阐述了研制瞬态极化雷达的必要性,并介绍了瞬态极化雷达的探测原理。根据系统指标要求,论证和分析了系统的整体设计方案。通过理论研究和仿真分析,设计实现了低副瓣、高增益天线阵列。采用模块化设计的方案集成了完整的雷达电路系统,并对天线阵列和电路系统的性能进行了测试。结果表明,雷达射频系统性能达到或超过了设计指标要求,满足实验应用需求。     

24 GHz平面宽波束阵列天线设计

为满足车载毫米波雷达系统在盲区探测、防撞预警等应用场景时宽视场角的需求,设计了一款平面宽波束微带阵列天线。采用平面微带天线作为基本辐射单元组成3元阵列,提高天线增益。阵列天线采用背馈式同轴馈电,通过特定的馈电网络,使天线三个阵元的馈电功率之比为05∶1∶05,提高天线增益的同时抑制副瓣电平。并在平面天线的基础上添加寄生单元和开槽结构,进一步拓宽了天线的波束宽度,改善了天线的阻抗匹配性能。天线使用三维电磁仿真软件HFSS仿真验证,仿真结果表明该天线可工作于224～258 GHz,E面和H面3 dB波束宽度分别为49°和81°,天线最大增益为94 dB,第1副瓣电平小于-20 dB。天线整体尺寸为175 mm×119 mm×1308 mm,便于平面化应用和设备的小型化,有一定参考应用价值。     

基于TDM的大规模多天线信道测量系统的射频切换模块设计

传统大规模多天线(Massive MIMO)信道测量系统采用的是虚拟大规模多天线阵列,测量周期较长,测试环境要求静止,同步要求高并且需要修正天线阵元间互耦特性。针对于传统测量系统的不足构建了真实Massive MIMO信道测量系统,该系统相对于传统信道测量系统的不同在于TDM的射频切换模块和相应的天线阵列。射频切换模块主要包括时钟控制单元和射频切换单元,时钟控制单元产生控制矢量信号发生器的触发信号和控制射频切换单元的控制信号,射频切换单元则根据输入的控制信号快速切换不同的天线阵元。实验表明,该套设备大大缩短了测量时间,减轻了人力测试强度,降低了对测试环境和同步的要求并且测量结果包含天线之间的互耦影响,极大的增加了信道建模的准确性。     

射频仿真目标回波的天线方向图调制方法

针对雷达制导射频半实物仿真试验系统目标回波模拟逼真度问题,分析了传统做法中未考虑雷达天线方向图的目标回波模拟方法的弊端。采取利用雷达天线方向图调制目标回波功率的方法,对仿真试验系统的回波功率控制算法进行改进,实现了更为真实的目标回波功率变化模拟。仿真结果证明,该方法有效解决了末制导雷达半实物仿真试验过程中,特别是在多目标的环境下频繁出现的副瓣跟踪问题,大大提高了射频半实物仿真系统仿真结果的可信度。     

X波段宽带Vivaldi相控阵天线的设计

为了同时兼顾天线的带宽和尺寸,设计了一副工作在X波段的宽带雷达相控阵天线。由于只考虑雷达一维方向扫描,故采用线性阵列。阵列单元选用开口为指数型的渐变槽线天线,天线单元的尺寸为1.5λ×1.2λmm,阵列单元沿H面排列。仿真结果表明,该天线阵的工作带宽达到20%,增益达到16dB,辐射效率高于90%。分析了天线阵单元间的互耦效应,耦合强度小于-20dB,计算结果与仿真结果具有良好的一致性。     

虚拟Massive MIMO信道测量系统的研制

设计并研制了一种低成本的虚拟大规模多天线(以下简称Massive MIMO)无线信道的系统,用于提取无线信道特性。系统由激励信号源、双锥全向天线、时钟同步单元、射频接收单元和数据采集存储单元等模块组成,并通过上位机控制软件控制。文章先介绍了系统实现原理和各部分功能模块的作用,进而通过实验室校准验证所设计的系统能够准确的提取出无线信道传播特性,例如,在多径的测试中可以准确的得到多径数目、多径时延以及多径损耗。另外在角度域的测量中,可以以最大平均误差不大于0.6°得到1×2MIMO的到达角度。     

一种基于载波相位测量的阵列天线自适应校正技术

针对卫星导航阵列抗干扰处理过程中的阵列校正问题,本文采用一种基于载波相位测量的阵列天线自适应校正技术。利用阵列天线各阵元分别接收同一颗卫星信号,分别进行捕获、跟踪、观测量提取等,获取指定卫星各通道载波相位,求取载波相位差,计算各通道间误差,对阵列天线幅相不一致性进行校正,从而降低幅相不一致性对抗干扰算法性能的影响。相比于传统阵列天线自适应校正算法,具有以下优点：1）可针对每颗卫星进行单独校正;2）可综合校正射频通道不一致性、天线阵子安装误差、AD采样不一致性造成的通道相位不一致;3）可实时对卫星来向的通道误差进行校正。仿真证明,该方法具备较好的幅相误差抑制效果。     

HP85301B天线测量系统幅度和相位稳定性的实验研究

在超低副瓣天线测量的研究工作中,对测量系统的幅度和相位的稳定性有严格的要求,本文用实验的方法研究了HP85301B天线测量系统的幅度和相位稳定性,并讨论了影响系统稳定和系统的幅度及相位突变的几种可能的因素,给出了解决问题的思路。     

非线性有源天线阵相位噪声的计算及测试

为了将非线性有源天线阵应用到高性能雷达和通信系统中,必须尽可能地降低非线性有源天线阵的相位噪声。首先介绍了非线性有源天线阵的拓扑结构及相位噪声模型;然后根据该模型详细推导了非线性有源天线阵相位噪声的计算公式,并对整个阵列的相位噪声进行了计算机仿真;最后搭建了1×4单元非线性有源天线阵实验系统并对其相位噪声进行了测试,测试结果与计算机仿真结果吻合;最终得出了非线性有源天线阵低相位噪声信号的产生方法。     

风电变流器IGBT模块损耗及结温的计算与分析

针对双馈风电变流器IGBT模块在交变热应力的长期作用下导致故障频发的问题,提出其损耗与结温的准确计算模型及不同工况下两者变化规律的研究。首先,建立了机侧及网侧变流器在整流或逆变模式下IGBT模块损耗及结温的计算模型;其次,对机组在不同运行工况下,其损耗和稳态结温进行分析。结果表明,随风速的增大,机侧与网侧变流器IGBT模块的损耗变化规律不同;机侧变流器IGBT模块的结温波动剧烈,尤其是在同步风速附近区域。     

无人机圆形阵列天线的测向

给出无人机障碍探测系统的结构,并建立圆形阵列天线的探测模型。分析圆形阵列天线的固有特性,即圆形阵列在实际应用时存在固有误差,即阵元互耦、阵元位置误差、通道幅相不一致;并给出阵元互耦误差校正、已知源幅相误差校正、未知源幅相误差校正的方法及步骤,同时采用MUSIC测向方法进行仿真分析。其结果表明,提出的阵元互耦及幅相不一致的校正方法是有效的,从而提高了无人机障碍探测系统的探测精度。     

Design of beam forming network for time‐modulated linear array with artificial bees colony algorithm

A novel technique of beam shaping and beam steering at the central frequency using uniformly excited time‐modulated linear array is proposed. Unlike conventional time‐switched antenna array, the technique utilises a common complex time exponential signal with unit amplitude at the switching frequency, while each element is controlled by radio frequency switches with unique switching intervals that results on a relative amplitude weight and phase difference between the elements at the central frequency without phase shifters. Artificial bees colony based approach is applied to approximate the switching intervals that produce the desired pattern at the fundamental frequency and suppress the sideband radiation losses. The paper presents an analytical evaluation of the power radiated by the array at the central frequency and power wasted at the sidebands and thereby calculates the dynamic efficiency of the proposed array considering a mutual coupling effect. Representative examples are shown and simulated using commercial electromagnetic simulation software to justify the applicability of the derived expression. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

光伏阵列无线传感节点设计及故障诊断应用

针对现有光伏阵列的故障检测方法精度和效率不足且难以定位故障光伏组件等问题,设计了一种基于STM32的光伏阵列无线传感节点及故障诊断系统。该无线传感节点硬件以STM32F103为核心控制器,主要包括主控模块、电源模块、数据采集模块、数据通讯模块;软件端通过自定义通信协议,将测量结果通过ZigBee无线模块对数据帧可靠传输,上位机可监测到逆变器扫描光伏阵列电流-电压(I-V)特性过程中各光伏组件的电压数据。实验中人工模拟了光伏组件常见的阴影、旁路二极管短路故障,通过无线传感节点测得的电压波形,可实现光伏阵列中故障诊断与定位。实测结果表明,该系统可获取逆变器扫描光伏阵列I-V特性过程中组件电压波形,便于运维人员及时准确地定位光伏组件故障。     

天线互耦对赋形波束增益的影响和分析

分析了天线单元之间的耦合作用后,运用理论推导得到了天线的散射矩阵.通过遗传算法对线阵天线进行了波束展宽,对阵列进行了互耦分析.分析结果表明:波瓣展宽后天线的旁瓣电平与增益都受到了互耦的影响,主要是由于相位加权破坏相位分布的连续性,导致了能量的利用效率降低,从而导致了天线的增益降低.在波束赋形中,可以加入算法强制相邻通道间的相位分布连续,之后得到的方向图可以适用阵列存在强耦合的情况.     

TSA线性阵列的脉冲辐射特性分析

传统的超宽带天线概念是在频域下定义的,有些不能作为时域脉冲天线使用。首先介绍了TSA天线的工作原理,及其线性阵列的脉冲辐射特性,在时域上用逼近法对TSA天线脉冲辐射场进行了分析。在此基础上,分析了阵单元等间距和非等间距放置对线性阵列方向图的影响,并研究了在脉冲触发延迟时线性阵列的辐射特性。实验结果表明,当阵列的电尺寸一定时,阵单元非等间距放置不仅得到很好的方向图,而且旁瓣也得到了抑制;通过控制阵单元脉冲触发延迟时间,可以实现对天线阵列进行电子扫描。     

Design and operation of a 40-MW, highly stabilized power supply

Four 10 MW highly stabilized power supply modules have been installed at the National High Magnetic Field Laboratory in Tallahassee, FL, to energize water-cooled resistive high-field research magnets. The power supply modules achieve a long-term current stability of 10 ppm over a 12-h period with a short-term ripple and noise variation of <10 ppm over a time period of one cycle. The power supply modules can operate independently, feeding four separate magnets, or two, three, or four modules can operate in parallel. Each power supply module consists of a 12.5-kV vacuum circuit breaker, two three-winding step-down transformers, a 24-pulse rectifier with interphase reactors, and a passive and an active filter. Two different transformer tap settings allow rated DC supply output voltages of 400 and 500 V. The rated current of a supply module is 17 kA and each supply module has a one-hour overload capability of 20 kA. The isolated output terminals of each power supply module are connected to a reversing switch. An extensive high-current bus system allows the modules to be connected to 16 magnet cells. This paper presents the detailed design of the power supply components. Various test results taken during the commissioning phase with a 10 MW resistive load and results taken with the research magnets are shown. The effects of the modules on the electrical supply system and the operational behavior of the power factor correction/harmonic filters are described. Also included are results of a power supply module feeding a superconducting magnet during quench propagation tests     

应用于多相电压调节器的单元耦合与矩阵组合的阵列式集成电感

集成电感对多相电压调节模块(VRM)稳态和动态特性有重要影响,合理的耦合度可以提高VRM的输出动态响应,并能够降低每一通道的稳态纹波。提出一种利用小电感单元进行矩阵组合的阵列式集成电感,分析电感集成原理,给出阵列式集成电感的单元位置拓扑和单元组合结构拓扑,并分析自感互感单元匝比和磁阻比与电感耦合度的关系。通过电路方程推导了多相VRM耦合电感的等效稳态与暂态电感,获得多相VRM集成电感耦合度的设计准则。耦合度范围对比表明,所提出的阵列式集成电感的集成耦合度与设计准则完全一致。利用设计准则设计四相阵列式集成电感,实验样机测试结果验证了设计准则的正确性。将实验样机应用于四相VRM,实验结果表明应用阵列式集成电感的VRM具有良好的稳态和动态特性,证明了所提出的阵列式集成电感具有实用性。