不同单元FSS对雷达吸波材料特性影响的对比研究

设计了中心频率相同的圆环、十字、Y孔三种常见单元的频率选择表面(FSS)结构,并将三种单元FSS置于吸波材料中构成复合吸波结构。利用谱域法对三种复合吸波结构进行了仿真,研究不同单元FSS对吸波材料特性的影响,给出了影响规律,为常见单元频率选择表面在吸波材料中的应用提供了单元选择依据。     

曲率对柱面频率选择表面传输特性的影响

曲面频率选择表面（FSS）部件处于天线的非均匀照射下,容易造成传输特性对角度响应的不稳定。本文通过设计了一种柱面FSS结构,并利用时域有限差分法,研究了分别以圆环型、十字型和Y型单元构成柱面FSS结构下,曲率对其传射特性的影响。结果显示,随着曲率半径的减小,柱面FSS频点向低频漂移,透过率降低,其中以Y型单元的性质相对稳定。     

应用等效电路模型的频率选择表面有效分析

给出了一种基于等效电路模型的频率选择表面(FSS)快速分析方法。对任意形状单元的FSS结构,采用并联组合形式的LC等效电路,并通过全波模式展开分析,采用线性最小平方拟合和线性代数方法求得到其等效电路参数。对三极形单元夹嵌FSS结构实例的分析表明,文中方法与全波分析结果的一致性非常好,并便于FSS结构的最优化设计,可扩展到多层FSS结构的分析。     

Ku波段电磁涡旋相控阵列天线设计

为了能产生性能更好携有轨道角动量的涡旋电磁波,采用微带天线技术,设计了一种新型的相控微带阵列天线.以同轴馈电的圆微带天线为单元,将8个、16个相同的单元天线等间隔的分布在一个同心圆上分别组成两个单圆环和一个双圆环结构的相控阵列天线,并采用等幅且同一环的相邻单元间相位差为常数的方式进行激励.通过电磁场全波仿真软件Ansoft HFSS建模并优化,单圆环和双圆环阵列结构均在中心频率为15 GHz处获得了携有轨道角动量的涡旋辐射方向图.结果表明:虽然单圆环结构的相控阵列天线可通过增加阵元数来改善电磁涡旋性能,但不可避免的造成更大的天线体积;而利用双圆环结构,由于增加一个内环设计自由度,结合内外环的协同优化仿真,通过设置适当的天线阵列结构和相位延迟,双圆环结构较单圆环结构产生的涡旋电磁波有更小的中心轴线开口张角,具有更强的涡旋方向性和更高的辐射增益.     

碳纤维复合材料FSS电磁传输损耗性能研究

设计并制备了碳纤维导电复合材料的FSS,对其在1~6.5GHz频率范围内的电磁传输特性进行了仿真,并利用ENA E5071C矢量网络分析仪验证了电磁传输特性。结果表明,碳纤维复合材料FSS具有很好的频率选择特性,电磁传输损耗实测值与仿真值基本一致,当周期间隔由60mm增加到63mm时,十字型碳纤维复合材料FSS的谐振频率从1.87GHz提高到2.17GHz;双层十字型碳纤维复合材料FSS的有效屏蔽带宽优于单层FSS,最大可增加0.58GHz;单层耶路撒冷十字型FSS有效屏蔽带宽约为2GHz,透波带宽约为0.8GHz。     

多层复合结构FSS传输特性研究

FSS是一种二维周期结构,与电磁波相互作用时,起到滤波器的作用,可用作滤波器、偏振器等,特别在隐身技术领域有重要应用。本文针对FSS在隐身技术中的应用,设计了一种由蒙皮、蜂窝板、FSS构成的多层复合FSS结构。并利用谱域法对所设计结构的传输特性进行研究,详细讨论蒙皮、蜂窝板厚度和单元尺寸对该结构传输特性的影响规律,并给出结论,为宽带FSS结构设计与应用提供一种借鉴。     

排列方式对Y形单元厚屏频率选择表面传输特性的影响

厚屏频率选择表面（TFSS）是在薄屏FSS基础上,通过增加金属屏厚度,构成一种波导单元传输模式的新型FSS,使其具有更好的中心频点稳定性和工作带宽特性。本文通过设计一种Y型单元的TFSS结构,并利用矩量法,研究了单元排列方式对其传输特性的影响。结果表明：TFSS的工作带宽较薄屏FSS的工作带宽大,且随着单元排布紧密程度上升;随着单元排布紧密程度上升,透过率和带宽都呈上升趋势;电磁波正入射较斜入射的工作带宽大,透过率随着单元排布紧密程度上升,而趋于稳定;随着金属屏厚度的增加,透过率和工作带宽都呈减小趋势。     

壳单元在压力容器分析设计中的应用

分别采用体单元和壳单元对内压作用下的斜锥壳过渡区进行了参数化有限元分析计算.计算结果表明,采用壳单元与采用体单元相比,最大MISES相当应力的位置及大小几乎不变,但局部薄膜应力的相当应力及薄膜加弯曲应力的相当应力均稍偏大.在所计算的参数范围内,局部薄膜应力的相当应力最大偏差为3.2%,薄膜加弯曲应力的相当应力最大偏差为9.14%.可见在大规模压力容器有限元应力分析中,包括总体结构不连续区在内的大部分区域可采用壳单元代替实体单元进行计算,以节省计算资源用于局部结构不连续区的详细分析.这样可在一次分析中同时得到总体结构不连续区及局部结构不连续区较为准确的数值解.     

底框架剪力墙砌体结构数值模拟分析

底框架剪力墙-上部砌体结构由于底部较柔,上部结构刚度较大,具有一定的耗能能力,在数值模拟时结构建模繁琐.通过对底框架剪力墙-上部砌体结构采用ANSYS有限元软件进行数值模拟分析,分别选用shell63单元和solid65单元模拟砌体结构,两种方法模拟的结构振型相似,自振频率的变化规律和墙体的厚度一致,即厚度小、频率高,厚度大,频率就小,结构受力和变形也和理论值一致;但solid65单元模拟的结构比shell63单元模拟的结构周期偏长,受力增大,塑性分析时,solid65单元不易收敛.通过比较发现,地震谱分析时,用shell63单元模拟能够得到理想的结果,方法简单.     

基于四维离散数值方法的岩石圆环试样动态破坏及耗能规律

利用最新提出的四维离散弹簧元法（4D-LSM）对岩石圆环的动态抗变形及耗能特性进行研究。首先对4D-LSM用于描述岩石圆环试样破坏的适用性进行了验证,发现4D-LSM可以较好地再现岩石试样的孔径比与破坏形态和强度间的影响规律。在此基础上,对孔隙率、非均质性、厚径比等因素与抗变形及耗能间的规律进行研究,得到了对应的数学公式。利用4D-LSM模拟大变形方面的优势,发现当岩石材料的变形抵抗能力较大时,岩石圆环将表现出与传统仅考虑小变形情况下实验和数值计算不同的破坏形态,岩石圆环的材料抗拉强度与抗变形能力也分别呈现非线性关系。通过建立圆环阵列模型,研究了由多个岩环构成的组合结构的抗变形和能量抵抗能力以及对应的破坏形态。结果表明,组合结构中的圆环单元与单圆环受力的破裂形态有所不同,但单圆环的抗变形及耗能规律仍适用于岩环阵列结构的分析。     

220kV线路在不同相序情况下对环境的影响

通过理论计算220kV同塔双回线路在不同相序情况下产生的工频电场强度、工频磁感应强度,分析不同相序情况下产生电磁环境污染对环境影响的大小,为电磁环境保护和高压线路的电磁环境影响评价提供参考依据.     

关于电磁波能速问题的讨论

指出了只有针对具有特定频率和波矢的一列电磁波定义能速才有明确意义,并对此作些说明和论证.通过计算无界线性介质和典型传输线中电磁波的平均能速和相速,得出结论:当电磁波在线性介质中以横电磁波(TEM)模式传播时,其平均能速总是等于相速;若在传输线中以横电波的mn模(TEmn)或横磁波的mn模(TMmn)传输时,其平均能速在波阵面上各点的大小不同,且都小于相速和真空光速.     

电磁辐射灭菌中电磁生物效应的理论分析

应用量子理论分析电磁波辐照生物组织的热效应和非热效应,首次获得电磁辐射生物非热效应的关系式。根据生物膜的双电层模型。提出“共振自适应”理论解释电磁生物效应,对电磁辐射灭菌进行理论分析。     

位移电流及反射与折射对高频电磁波探测深度的影响

从麦克斯韦方程组出发,根据趋肤深度的计算公式分析了位移电流对电磁波传播的影响。考虑传导电流和位移电流的情况下,应用广义反射系数,导出层状介质中电磁波趋肤深度的精确计算方法,并对近似处理手段所带来的计算误差进行了分析。研究结果表明:位移电流对高频电磁波趋肤深度计算的影响较大;在某些频段忽略分界面处的反射与折射的处理方式带来的趋肤深度计算误差较大;表明了位移电流和分界面处反射与折射对高频电磁波传播的重要性。     

基于FFT超声波传输时间测量的误差分析

为精确测量高斯白噪声背景下超声波的传输时间,不仅要考虑传统相位差测量中的高斯噪声误差,还要考虑A／D量化误差所带来的影响。应用误差理论,推导了正弦信号A／D量化误差,并得到了总误差均方根公式,进而得出传输时间误差的计算公式。为了避免电路和传感器的干扰,采用传输距离不同的同源双路正弦发送信号。理论和仿真结果均表明：在超声波信号频率为40kHz、信噪比为25dB、采样点数为2048、A／D位数为11位、采样率为200kHz的情况下,传输时间的测量误差小于10DS;在超声波信号频率未知时,而其他条件相同的情况下,FFT相位差频率校正法也能很好地估计超声波传输时间。该方案的实现为实际工程应用提供了依据。     

用于HART仪表的FSK阶梯波发送电路设计

针对以往HART仪表FSK发送电路功耗大且电路复杂的问题,提出了一种新型的应用在HART仪表上的FSK信号发送电路.该电路采用一种新型频率合成算法,即阶梯波产生算法,用来产生连续相位的温度码,然后将温度码送入DAC输出FSK阶梯波.结果表明,该电路能够产生连续相位的FSK信号阶梯波,功耗为0. 14 mA,失真度为3%,信噪比为92 d B,频率误差为1‰.该电路与同类产品相比,不仅能够产生连续相位的FSK阶梯波,而且电路简单,具有较高的性能.     

Preparation of Ni/PZT core-shell nanoparticles and their electromagnetic properties

The Ni nanoparticles coated with Pb(Zr,Ti)O_3(PZT) were synthesized by a sol-gel method and in situ reaction. And their structure, oxidation resistance, and electromagnetic properties were investigated. The X-ray diffraction patterns(XRD) exhibited that a small amount of impure phase characterized to Ni(OH)_2 was detected from the ammonia-treated Ni nanoparticles and the ammonia-treated Ni nanoparticles coated with PZT. After being pre-treated with aqueous ammonia, the PZT coating layer was more uniform and about 10 nm in thickness. The oxidation resistance of the ammonia-treated Ni nanoparticles coated with PZT, compared with that of the non-treated ones, was improved by about 66 ℃. The PZT shell layer prepared by in-situ reaction can greatly reduce the dielectric constant and improve the natural resonance loss at high frequency, so as to obtain the optimal impedance matching performance of the electromagnetic wave transmission.     

结构吸波材料的设计与性能预报

雷达吸波材料的吸波性能通常以吸波材料对电磁波的功率反射系数来表示．功率反射系数是各层的厚度、磁导率和介电常数的函数．本文选用多变量函数的搜索方法，利用Hooke-Jeeves算法由C^ 编译器依据传输线理论编制了优化设计程序，对所选用吸波剂MnO和ZnO铁氧体材料进行了计算，并掺入适量的Fe3O4控制自然共振吸收频率，利用共振机理，实现了在较大程度上展宽频带。同时将利用Lichtenecher公式计算出的各个吸收剂成分用环氧树脂作粘结剂，复合成吸波材料，进行了吸波性能测试。结果发现，随着环氧树脂成分的增加，复合材料的电磁参数呈现降低趋势，因而在复合过程中合理地控制环氧树脂的成分，可以得到各层复合材料所需要的电磁参数。     

Si/SiO2周期性多层膜反射特性的FDTD数值模拟

Si/SiO2周期性多层膜是一种电介质型频率选择表面,它与金属型频率选择表面相比具有较小的吸收损耗。从介质波导理论出发,可以分析电介质型频率选择表面的反射与透射机理。与均匀介质层相比,介电常数呈周期变化的电介质层可能会激发出满足相位匹配条件k0sinθ=βg的导波模,从而在介质板的上表面与下表面辐射出与导波模具有相同波数的平面波。介质层上再辐射的平面波与上表面直接产生的反射波叠加便形成了总的反射场。当两种波相位相同时,就会增强总反射,否则反射将会减弱,并且透射波也会有相同的规律。采用周期结构时域有限差分方法可对一种Si/SiO2周期性多层膜的反射特性进行数值模拟,并计算出波长在1~100 mm微波波段的反射系数。计算结果表明,当入射角为45°时,入射波长在5,9,20 mm处具有很高的反射系数(均达到0.88以上)。因此,通过调整相关参数可以获得所需的频率选择表面。     

方位电阻率测井在地层界面电磁响应的研究

利用解析法计算随钻方位电阻率仪器激发的电磁场随仪器方位变化的规律,研究其在地层界面预测中的应用。通过分析电磁波在各层介质中的反射和透射规律,得出了介质层中电磁波的解析表达式,计算了电磁波电阻率随钻测量的幅度衰减和相移,分析了定向电磁测量对地层界面的灵敏性,研究了地层相对倾角和接收天线倾角对电磁测量的影响。研究表明,线圈距和目的层厚度越大,定向电磁测量的探测范围越大;随着地层相对倾角和接收天线倾角的增加,定向幅度衰减在接近地层界面时的变化越明显,对地层界面的灵敏性增强。结合方位电阻率成像和定向电磁响应说明,在常规随钻电阻率仪器的基础上,增加倾斜接收天线,可以实现地层倾向的预测和判断。