K23L平板微波炉搅拌片研究

平板微波炉中心场强的提升对改善微波炉的煮食性能、提升微波炉的总体品质具有极其重要的作用。K23L平板微波炉的场分布均匀性符合要求,但是存在中心场强过低,煮食性能不够好的问题。本文采用电磁场仿真软件HFSS模拟了K23L平板微波炉的电磁特性,发现搅拌片是影响平板微波炉性能的重要因素,在此基础上提出了新搅拌片结构,运用HFSS仿真分析和实验验证新型搅拌片提升了K23L平板微波炉的中心场强和煮食性能。研究表明新型搅拌片的煮食性能提升4.5%,同时输出效率提高2%左右。     

平板微波炉新型3D天线研究

提出了一种平板微波炉新型3D天线定向加热方式,可以对温度不同的两种食物同时加热到相同温度,提高加热效率.通过3D天线旋转加热,还可以改善平板微波炉对单个食物的加热效率.该3D天线由一个金属导向片和内波导构成.根据微波天线理论,首先设计3D天线初始尺寸,然后运用电磁仿真软件HFSS实体建模、仿真优化,得出3D天线最优结构,最后再通过手板测试验证3D天线的定向加热和旋转加热性能.研究表明新型3D天线定向加热可对最大温差达到22.7℃的两种食物同时加热到相同温度,旋转加热可对单个食物加热效率提升10％.     

海上蒸发波导电波传播特性预测

电磁环境计算是战场电磁环境预测仿真系统的核心,海面上温度的逆增和湿度随高度增加的剧烈递减,使得蒸发波导出现概率较高且持续时间较长。因此,海上蒸发波导具有较高的研究价值,给出一种基于PE模型的电场强度计算方法,引入修正折射指数描述不均匀大气结构,仿真分析了蒸发波导对电波传播的影响,仿真分析表明相比于标准大气结构的传播损耗,蒸发波导对电波传播产生了陷获作用,电波受大气折射,在波导层向下偏转,传播轨迹弯向地面,电波在波导层中传播损耗明显减小,形成超视距传播。     

Cu离子交换过程对制备玻璃平面光波导特性的影响

用Cu离子交换技术,制备了soda-lime玻璃平面光波导。通过棱镜耦合技术测量了波导的有效折射率,用反WKB方法拟合得到了平面波导的折射率分布。研究发现,离子交换时间和温度2个可控的制备参数对制备的玻璃平面波导特性有较大影响,随着离子交换时间和温度的增加,波导的模式数和波导深度并非随之单调增加,波导模式数随着离子交换时间的增加先增加而后减小,而适当的离子交换时间可以使制备的波导具有最大的模式数和波导深度,且在该条件下增加离子交换温度可以提高Cu离子交换波导的蓝-绿发光强度,宽带发光中心波长在520 nm附近,发光强度取决于样品中Cu+的浓度以及Cu2+的影响。     

考虑频率波动的微波加热数值模拟模型

家用微波炉内磁控管的频率会有波动,且难以测定。为考查微波频率波动对样品温度分布的影响, 获得更加精确的仿真结果,研究假设家用微波炉的频率以2. 45 GHz 为中心波动,并对不同波动范围的频率(2.44~2.46 GHz,2.43~2.47 GHz,2.41~2.49 GHz)与单个频率(2.45 GHz)的基于有限元模型的仿真结果与实验结果进行了比较分析。实验对象是放置于微波炉内加热60 s 的土豆泥。对于不同的频率范围分布,每隔0. 005 GHz 计算一次电磁功率密度,并根据余弦分布对它们进行加权平均,最后将电磁功率作为热源加热土豆泥。模拟结果分别与用热成像仪和光纤热电偶测定的土豆泥表面温度分布和各部位瞬时温度的实验值进行比较。结果显示频率波动范围在2.44~2.46 GHz 预测的温度场与实验值有较好的一致性;而在2.41~2.49 GHz 范围内,温度分布的均匀性最好。该模型也可为指导微波食品的开发提供理论依据。     

微波炉炉腔内电磁场仿真

利用高频电磁场软件对微波炉建模,设置腔体内的介质材料的电特性参数,仿真得到的反射系数和相位图与矢量网络分析仪实测值比较,误差小于8%,吻合较好,证明本方法是有实用价值.还对该方法进行了误差分析和讨论.进而研究波导管与腔体相对位置对微波炉匹配性能的影响.这些对微波炉开发工程师在微波炉冷匹配时提供理论指导,缩短了微波炉新平台开发时间,提高了竞争力.     

电场辅助离子扩散过程中玻璃基片的电导变化

实验研究了玻璃基片在电场辅助离子扩散过程中的电导变化规律。结果发现,由于直流电场在玻璃基片中产生的焦耳热效应,离子扩散过程中玻璃基片的温度会明显升高,玻璃基片的电导也按照相应的规律变化;在通常的离子扩散制备掩埋式光波导的过程中,玻璃基片电导值可以增加到初始值的数倍;这种玻璃基片温度及伴随的电导变化,会给玻璃基离子交换光波导制备工艺带来不可忽略的影响。     

一种电容加载宽带波导滤波器

依据波导滤波器的基本理论,借用电磁仿真软件,设计了一种电容加载宽带波导滤波器.仿真结果表明,该滤波器中心频率在19.5 GHz,相对带宽为21.5％,带外抑制好,矩形系数高.     

混合熔盐离子交换玻璃光波导的制备与特性研究

采用AgNO3和KNO3的混和熔盐作为离子源，系统地研究了K9玻璃离子交换过程中熔盐配比、交换时间和交换温度等工艺参数对波导性能的影响，得到离子交换玻璃波导折射率分布符合高斯函数形式，建立了波导特性与离子交换工艺参数间的联系。测试得到离子交换平板波导的传输损耗为0．45dB／cm，并利用离子交换技术在K9玻璃上制备了一种跑道形谐振腔滤波器，实现了滤波效应。     

基于水平非均匀蒸发波导的非互易性

针对现有蒸发波导条件下无线电系统性能研究过程中,忽略了蒸发波导水平非均匀特性影响,探讨了水平非均匀蒸发波导条件下的非互易性。利用马尔科夫过程模拟蒸发波导水平非均匀特性,结合抛物方程法计算电波传输损耗,仿真分析了雷达电磁参数对非互易性的影响。仿真结果表明：蒸发波导环境下电波传播的非互易性在波导水平非均匀时无法忽略,天线高度和电波频率对非互易性的影响较大。天线高度越高,电波频率越大,则非互易性越强。     

脊背型介质加载表面等离子体波导传输特性研究

为降低传输过程中的损耗,加强介质加载等离子体波导的模式场约束,并且优化等离子体波导的传输性能,对基于介质加载的表面等离子体波导的传输特性做了进一步的研究,设计了一种脊背型介质加载等离子体波导,并对其模式场分布及其传输参数随波导中的几何参数与电磁参数的变化关系做了相应的研究。仿真结果得出:基模的电场分量主要分布在该结构的金属/介质层1界面。该模式的传输特性,随着该波导的几何参数的变化而发生相应改变,因而可以通过改变这种结构的几何参数,对场实现有效控制,使其局域性明显增强。     

波导型能量选择电磁防护器件设计与实现

提出了一种用于矩形波导的波导型能量选择电磁防护器件。该器件在波导内壁加装了加载PIN二极管单元的超表面阵列,可根据波导内电磁波场强大小自适应切换加载二极管单元的状态,实现基于波导传输功率的传输特性变化。为验证可行性和器件性能,本文基于WR430波导进行了器件设计和实现。仿真和测试结果表明,当入射波功率低于25 dBm时,该器件在1.8～2.2 GHz内的插入损耗不高于1.5 dB;当入射波功率高于37 dBm时,该器件在中心频率处的隔离度不低于20 dB。仿真与测试结果吻合一致,证明所提波导型能量选择电磁防护器件具备较好的电磁防护能力。     

X 波段新型圆波导输出窗的研究

为提高功率容量水平,并满足微波系统的真空密封需求,本文通过耦合波理论以及四端口网络理论分析,设计 了一种X 波段新型圆波导输出窗,并利用全电磁仿真软件进行了验证。该新型输出窗采用矩方圆过渡器,并通过小口径 圆波导扩大至大口径圆波导。设计结果表明,在中心频率9.37GHz下,该圆波导输出窗驻波比为1.03,功率容量约为18MW。     

BBSZ玻璃掺杂对NiCuZn铁氧体性能的影响

采用传统的陶瓷工艺,低温烧结制备了Bi2O3-H3BO3-SiO2-ZnO(BBSZ)玻璃掺杂的NiCuZn铁氧体材料,研究了BBSZ掺杂量对铁氧体材料烧结密度、微观形貌和电磁性能的影响.研究表明,适量的BBSZ掺杂可以显著改善铁氧体的烧结性能和微观结构,进而对其电磁性能产生明显的影响.当BBSZ掺杂量为质量分数0.7...     

星载Ku波段波导缝隙天线的缝隙特性分析

在星载Ku波段谐振式波导缝隙阵列天线设计中,由于结构空间的限制,采用半高非标准波导。考虑到半高波导中更容易产生高次模影响的特点,以及设计成本和效率问题,将基于有限元法的高频电磁仿真软件Ansoft HFSS与Fortran编程相结合应用于该类天线的设计。采用HFSS研究并描述了宽边纵向辐射缝隙和中心倾斜耦合缝隙的特性,结合Elliott提出的经典平面缝隙阵设计理论,用Fortran编程设计了阵元数为80(8×10)的波导缝隙阵列天线实验件,并用HFSS仿真优化了天线阵整体的性能。对实物天线进行了近场测试,结果表明:天线的E面和H面副瓣电平分别是-29 dB和-27.5 dB,1.3以下驻波带宽为340 MHz,与仿真结果基本吻合。良好的测试结果验证了用HFSS获取缝隙特性曲线的正确性及设计方法的有效性,为后期大型阵列设计提供了一种有效的方法。     

蒸发波导超视距信道建模及容量估计

为衡量海上蒸发波导环境下的超视距通信系统性能,提出了一种超视距信道建模方法及容量估计方案. 基于蒸发波导折射率模型和抛物方程（parabolic equation, PE）模型研究电波沿海面蒸发波导信道传播的大尺度衰落特性,结合统计性模型研究其小尺度衰落特性,形成基于电磁仿真和统计规律的混合蒸发波导信道模型,并由此推导出系统信道容量的估算方案. 对实际海面传播环境进行电磁建模,计算了蒸发波导环境中的路径损耗分布和多天线系统的信道容量,量化了使用多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）技术带来的超视距传播性能提升. 仿真结果表明,在蒸发波导环境中采用MIMO技术能够有效地提升信道容量,实现较好的超视距传播效果. 本文结果对海上超视距通信系统的应用及性能评估具有重要意义.     

电磁盲区随波导内雷达发射角的变化特性

蒸发波导是一种出现概率最高的大气波导。利用蒸发波导可实现雷达的超视距探测,扩大探测距离,但是也会出现不同的电磁盲区,降低雷达性能。为了在雷达超视距探测中减小电磁盲区,需要掌握电磁盲区随雷达发射角的变化规律,以便在应用中对发射角进行调整。首先给出了抛物方程和射线描迹这两种描述大气波导中电磁波传播的方法,然后分别运用这两种方法对不同雷达发射角下的电磁盲区进行计算和仿真,获得了电磁盲区随雷达发射角变化的规律。同时也证明了尽管这两种方法的机理不同,但得到的电磁盲区的变化规律相同,它们都可以应用于电磁盲区计算。得到的结论为利用蒸发波导实现雷达超视距探测的工程实际应用奠定了基础。     

电波环境及微波超视距传播

为衡量海上蒸发波导环境下的超视距通信系统性能,提出了一种超视距信道建模方法及容量估计方案. 基于蒸发波导折射率模型和抛物方程（parabolic equation, PE）模型研究电波沿海面蒸发波导信道传播的大尺度衰落特性,结合统计性模型研究其小尺度衰落特性,形成基于电磁仿真和统计规律的混合蒸发波导信道模型,并由此推导出系统信道容量的估算方案. 对实际海面传播环境进行电磁建模,计算了蒸发波导环境中的路径损耗分布和多天线系统的信道容量,量化了使用多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）技术带来的超视距传播性能提升. 仿真结果表明,在蒸发波导环境中采用MIMO技术能够有效地提升信道容量,实现较好的超视距传播效果. 本文结果对海上超视距通信系统的应用及性能评估具有重要意义.     

Ka频段T型波导功率合成器的改进设计

功率合成是获得高功率的一个重要技术途径,可以在单级高功率放大器的基础上将有效功率提高数倍。T型波导功率合成器作为一种空间功率合成器件,非常适合用于毫米波频段。但是怎样建立初始的波导功率合成器模型,如何利用电磁仿真软件进行优化,从而设计出一个具有良好性能的功率合成器,是一个复杂的问题。针对该问题,设计了一个改进型的波导功率合成器,结合电磁理论提出了一种新的优化设计方案,并得到了一种性能优良的波导功率合成器。     

一种“L-2L”传输线去嵌入方法的优化分析

介绍了一种基于硅基微波共面波导传输线的"L-2L"去嵌入技术的改进方法。该方法可更加精确地剥离在片器件S参数中探针焊盘寄生效应的影响。利用ADS软件对无焊盘的理想传输线结构进行了电磁仿真,确立了去嵌入结果精确度的判定标准。使用GSG微波探针提取了测试样品的S参数,推导了π型寄生参量等效电路模型中并联导纳Y不同位置(m=0,0.5,1)下左、右探针焊盘的ABCD矩阵,得到了去嵌入后在片器件的本征传输特性S参数,并结合电磁仿真对比。结果表明:m=1时,其S参数曲线与仿真结果最为接近(平均偏差量ΔS_(11)=18.431,ΔS_(21)=4.405,ΔS=11.418)。对于不同在片测试器件需要着重考虑m的取值。