耦合度可切换的太赫兹分支波导定向耦合器

提出了一种耦合度可切换的太赫兹分支波导定向耦合器,该耦合器的耦合度可在3和10 dB之间进行切换。通过控制前四条分支表面二氧化钒薄膜的电导率,实现耦合度的切换。仿真结果表明,在180~250 GHz的频率范围内,当二氧化钒电导率为2×10^(5)S/m时,耦合度为(3±0.6)dB,隔离度与回波损耗大于17 dB;当二氧化钒电导率为10 S/m时,耦合度为(10±0.7)dB,隔离度大于18 dB,回波损耗大于20 dB。耦合器在两种耦合状态下均表现出优异的性能,符合设计预期。

基于多物理场耦合分析的超导耦合器失超过程研究

基于多物理场耦合分析方法,建立耦合器的一维失超过程模型,并解决材料物性和内热源中非线性因素对数值求解精度和稳定性的影响问题。结果表明,耦合器铌管靠近常温端的漏热是影响失超的关键因素,延长铌管与液氦接触部分的长度或采用更高RRR值的铌材,均可以有效降低铌管温度。为了保证施加电磁场后耦合器整体不发生失超,应控制铌管靠近常温端的漏热不高于5.18 W。当此部分漏热量随着时间的推移而失超时,失超传播速度和失超区域的占比受漏热增长率和漏热量的共同影响。发生失超后,控制漏热量的变化可以使耦合器重新恢复超导,延迟时间约为0.2 s。

基于机-电-磁-流整体耦合的油阻尼断路器保护特性的容差设计

油阻尼断路器的主要特点是在电路发生短路、过载等情况时能够自动脱扣,断开电路,从而保护人员和设备的安全,常用于变电站等场所。文章在以往对油阻尼断路器油阻尼力、电磁铁静态特性、操作机构性能等研究的基础上,构建一个基于机-电-磁-流多体多自由度多场耦合的一体化虚拟样机整体耦合模型;接着对该整体耦合模型的保护特性进行了仿真与分析,通过仿真得到了不同电流倍数下动触头的分断特性,并通过实验验证了整体耦合模型和仿真结果的正确性;最后,为减小产品保护特性的分散程度,提高油阻尼断路器的稳定性,文中结合稳健容差设计技术,选取不同电流倍数下触头的断开时间作为目标函数,以极靴半径、细铁芯半径、粗铁芯半径、粗铁芯高度作为关键设计参数,通过正交试验和贡献率分析法对目标函数进行容差分配,使得触头断开时间的分散度比原来减少39.165%。研究成果将会对电器产品的研发提供理论指导。

一种具有超宽输入功率范围的三路整流电路

本文提出一种具有超宽输入功率范围的三路整流电路.通过在三条整流支路中采用不同阈值电压的二极管,使每条支路对不同输入功率进行高效整流,三条整流支路协同作用,使所提出的整流电路能够在超宽输入功率范围内保持高效率工作;设计并实现了一个工作在2.4 GHz的三支路整流电路,三条整流支路分别实现在-10~11、11~24和24~35 dBm的功率范围内,效率保持在30%以上.测试结果表明:在-6~25 dBm的输入功率范围内,电路的转换效率均可保持在40%以上,最高效率可以达到71.2%.所提出的整流电路对输入功率的灵敏度较低,能够在超宽输入功率范围内实现高效率能量转换,可用于能量收集或动态无线能量传输系统中.

太赫兹传输波导器件研究进展

随着太赫兹技术的发展,太赫兹传输波导器件的研究成为待解决的重要问题之一。太赫兹波位于微波与红外光之间,寻找高效的传输、耦合器件一直是研究人员的目标。主要介绍了太赫兹传输波导研究现状,并总结了各类型太赫兹波导的优势与不足。根据材料与结构分别对金属波导、介质波导的研究进展进行了分析。其中金属波导包括裸金属线波导、微结构波导、空芯波导以及平板波导,介质波导包括介质空芯波导、多孔芯波导以及微结构波导。最后分别对太赫兹传输波导未来需要解决的研究方向进行了展望。

L波段硅基多层堆叠MEMS耦合器

基于射频传输理论设计并制备了一款Si基多层堆叠微电子机械系统(MEMS)耦合器。该耦合器以高阻硅作为衬底材料,采用高精度三维MEMS加工工艺制备而成。利用电磁仿真软件进行了建模仿真,并经过金属图形化、硅基通孔(TSV)、晶圆减薄、晶圆键合等MEMS工艺完成器件制备。采用三层硅片进行堆叠,信号传输时,通过上下两层金属的层间距离对耦合度进行调整,相比常规的平面耦合具有更小的横向尺寸。同时,为了减小信号传输过程中的辐射效应,在信号线周围设计了接地通孔,实现对耦合器的全屏蔽,使其免受外部电磁场的影响。所制备的硅基多层堆叠MEMS耦合器的频带范围为0.75~1.25 GHz,性能指标良好,尺寸仅为5.5 mm×6.0 mm×1 mm,相比常规的平面耦合结构缩小了50%,相比多层印制电路板(PCB)结构缩小了20%。

基于增强型微带耦合器组的全双工自干扰消除方法

自干扰消除技术是实现同时同频全双工通信的基础。在现有全双工天线系统的基础上,文中提出了一种新型的基于增强耦合器组的自干扰消除结构,该增强型耦合器组采用多支微带耦合器作为结构单元,具有良好的阻抗匹配和相位平衡性能,可以在大带宽范围内(500 MHz)实现超过40 dB的收发隔离度(中心频点为2.4 GHz)。进一步结合抽头式自干扰消除电路和宽带式贴片天线,文中提出的天线域模拟域联合自干扰消除方案最终可在120 MHz带宽上实现超过50 dB的自干扰消除。

一种毫米波全频段正交模耦合器研究

为满足超宽带收发信机应用需求,提出了一种基于十字转门结构的改进型Ka全频段正交模耦合器。首先,为了提升宽带性能同时减小结构复杂度,设计了一种三阶E面弯波导以及一种阶梯型E面波导功分器,以实现对称的全E面结构设计。其次,提出了一种连接波导长度设计准则,保证了两种正交模式的相位一致性。该设计避免了切割十字转门结构,且剖分装配块的总数不超过四,大幅降低了加工容差、装配精度要求。实测结果表明,在26 GHz~40 GHz(42%)范围内,该正交模耦合器回波损耗优于20 dB,正交隔离度优于50 dB,插入损耗低于0.4 dB,两种模式传输路径相位差低于5°。实测性能与全波仿真结果具有良好的一致性。

大功率超宽带高平坦度定向耦合器设计

宽带大功率射频发射系统中的保护电路需要实时采集准确的射频信号。宽带大功率耦合器作为保护电路的关键器件,其耦合度的平坦度、方向度指标对保护电路采集射频信号的准确性起到关键影响。采用同轴结构的定向耦合器具备极小的插入损耗,在接入射频通路后对通过功率影响极小。通过在拟合网络中采用传输线变压器谐振回路实现宽带高平坦度定向耦合。实测结果表明在80 MHz~1000 MHz频段的5000 W以上量级的大功率定向耦合器中,其耦合度为50 dB时,平坦度≤±0.3 dB,方向度>20 dB,耦合端口电压驻波比(VSWR)≤1.25,主通路插入损耗≤0.1 dB,主通路VSWR≤1.10。

径向啮合磁力耦合器结构与磁场特性分析

径向啮合磁力耦合器是由若干瓦形永磁体拼接而成的理想磁柱,通过磁场耦合作用,传递扭矩,相较于传统机械传动具有摩擦损耗小、噪音小等优点。文章基于径向啮合磁力耦合器,采用圆柱坐标系,利用电磁场理论提出了一种基于等效电流法的磁场特性分析数学模型,该数学模型可用Matlab软件编程,利用Maxwell电磁仿真软件模拟真空状态对该数学模型进行验证。仿真结果表明了磁场特性分析数学模型的准确性。

MPM功率监测方案研究及应用

微波功率模块(Microwave Power Module,MPM)是电真空发射机的发展方向之一,目前MPM饱和功率量级在百瓦量级。为保障系统工作稳定性和判断MPM的输出能效,需要MPM具有实时监测输出功率的能力。文章提出了一种在行波管输出端增加耦合口的方案来监测输出功率。相比传统通过定向耦合器测试功率的方案,该方案具有高效率、小型化、低成本、高可靠性等特点。

融霜工况影响下空气源热泵机组频率控制系统

空气源热泵机组在融霜工况下,由于外部环境温度低,机组内部的水箱和管路可能会结霜,导致传热效率下降、能耗增加,使得频率控制不精准。为此,设计融霜工况影响下空气源热泵机组频率控制系统。设计PLC频率控制结构、频率控制中央处理器与PID控制阀门,联合控制热源侧水泵变频。计算机组结霜量,获取换热器的有效集热量。基于分段调节思想,利用计算机调整侧水泵出水量和调节参数,计算融霜启动调频速度。由实验结果可知,所设计系统在不同融霜工况下控制效果与实际最为接近,控制结果误差最大仅为0.1 Hz,能够实现精准控制频率。

一种基于LTCC技术的3 dB电桥设计与制作

针对当前通信系统对3 dB电桥等多种无源器件多频带和小型化等要求,利用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺设计了一款具有新型结构的3 dB 90°电桥,采用蛇形和螺旋宽边耦合带状线的方式,实现了电桥的小型化和超宽带。通过软件ANSYS HFSS对电桥进行三维建模,并在LTCC工艺线加工制作,实际制作的电桥的测量结果与仿真结果几乎一致。研制的3 dB电桥的工作频率为1~2.7 GHz,尺寸为3.2 mm×1.6 mm×0.95 mm,相位不平衡度小于±5°,幅度不平衡度小于2 dB,带内插损小于2 dB,隔离度大于15 dB,输入电压驻波比小于1.5。

圆波导定向耦合器在高功率微波测量中的应用

介绍了大功率容量定向耦合器的设计、标定、测试与应用情况.以X波段圆波导定向耦合器为例,在9.2～10.2 GHz的频带范围内,基于小孔耦合理论优化设计的结构,其耦合度可以稳定在（55±2）dB以内,隔离度大于80 dB.在此基础上,设计加工了X波段圆波导定向耦合器并进行了标定测试,测试与仿真结果吻合较好,高功率微波实验证实了其具有较高功率容量,能够满足实验需求.该类圆波导定向耦合器已广泛应用于实验室高功率微波源的在线测量装置中.

基于DGS的3dB耦合线耦合器设计

本文提出了一种基于缺陷地结构的3dB高方向性耦合线耦合器的设计方法,该耦合器由两组耦合线耦合器组成。在电磁仿真软件Ansoft HFSS中对所提出的耦合线耦合器进行仿真分析,结果表明在中心频率2.5GHz处,回波损耗和方向性约为29dB,耦合度达到3.02dB,在2.28~2.84GHz的频率范围内耦合度的波动小于0.5dB,在2~3GHz频带内回波损耗、隔离度和方向性均优于20dB,耦合端与直通端相位差约为90o,具有良好相位正交性和宽带性能。

光电耦合器电流传输比的噪声表征

光电耦合器中可俘获载流子的陷阱密度是影响其电流传输比(CTR)的重要因素,并与器件可靠性有密切关系.在器件内部的多种噪声中,1/f噪声可有效地表征器件陷阱密度.本文在研究光电耦合器工作原理以及1/f噪声理论的基础上,建立了光电耦合器的CTR表征模型和1/f噪声模型.在输入电流宽范围变化的条件下,测量了器件的电学噪声和CTR变化,实验结果验证了以上模型的正确性.将CTR模型与噪声模型相结合,得到了CTR与1/f噪声之间的关系.此关系应用于对光电耦合器辐照实验结果的分析,实验结果与理论得到的结论一致.理论与实验结果表明,噪声幅值越大,电流指数越接近于2,则器件的可靠性越差,相同工作条件下CTR的老化衰减量越大,其失效率显著增大.从而证明噪声可表征光电耦合器的CTR并能准确地反映器件的可靠性.

一种改进型微带线定向耦合器及其应用

在传统的微带线定向耦合器设计中,奇偶模之间不同的相位速度导致了较低的隔离度.针对此问题提出双枝节功率相消技术,在微带线定向耦合器的匹配端口添加两个枝节引入失配,通过调节两个枝节的参数改变匹配端口的反射信号,使其在接收端口处的幅度和相位产生变化,从而有效抵消发射端口在接收端口的泄漏信号.采用这种技术设计了一种工作频带为902-928 MHz的微带线定向耦合器,并将其应用于超高频射频识别阅读器中.该定向耦合器工作在920 MHz时隔离度可以达到-65 dB,耦合度约-10 dB,有效地改善了超高频射频识别阅读器的收发隔离,同时将微带线定向耦合器的尺寸减小了20%,在实际应用中取得了良好的效果.

CCD三色测温的插值修正方法

基于CCD的非接触式测温技术是高温检测的重要方法,减少其测温误差有重要意义。在介绍CCD测温原理的基础上,指出被测物体的灰度变化和CCD响应波长带宽是CCD比色测温的主要误差来源;提出为减少灰度变化带来的测温误差,可以采用CCD三色测温方法;为减少CCD响应波长带宽等因素带来的测温误差,可以把这些因素对测温精度的影响归结到三色测温公式的K值中,再利用标定实验数据对K值进行插值修正;给出了对K值进行插值 修正的三色测温方法。理论分析指出,插值修正的CCD三 色测温方法能有效减少测温误差。

Y型熔锥光纤耦合器的应变响应

本文对已广泛应用于光纤通信或作为光纤传感系统中处理元件的 Y型单模熔锥光纤耦合器对应变的响应进行了研究 .在悬臂梁上进行的应变实验表明 ,该型耦合器的耦合比不但对应变敏感 ,而且有单调性 .其中 ,值得注意的是

弱导波导多模干涉耦合器结构参量优化设计

本文分析了以硅基底上二氧化硅波导为代表的弱导波导多模干涉 (MMI)耦合器件输入 (出 )波导位置及宽度和 MMI长度等结构参量对器件性能的影响 .提出了参量空间法 ,在给定工艺材料参量和多模波导宽度情况下 ,通过匹配各结构参量 ,制出均匀性好、附加损耗低的弱导波导多模干涉耦合器件 .