一种新型双频双圆极化复合微带天线设计

针对空间微波能量收集的应用场景,提出了一种微带线行波激励的双端口双频双圆极化复合微带天线。该天线由一个工作在低频段的微带圆环和一个工作在高频段的微带圆片复合而成,分别由两种不同的正交十字缝隙耦合馈电,采用微带线级联依次相差90°顺序旋转四馈电实现圆极化,通过对称性结构设计,分别从两个不同端口输入获得双圆极化性能。实验结果表明:在880~960 MHz和1.85~2.45 GHz频带内S11<−10 dB,阻抗相对带宽分别为8.7%和30%;在885~920 MHz和1.86~2.43 GHz频带内轴比小于3 dB,圆极化相对带宽分别为4%和29%;天线的方向性在工作频段内良好,在低频段增益达到5.4 dB,在高频段增益达到7.7 dB。该天线结构紧凑且加工简单,为双端口双频双圆极化天线的研究与设计提供了新思路。

双频DC-DC变换器的磁集成技术

双频Buck变换器由两个降压单元级联构成,具有动态响应快,开关损耗小等优势。然而不足的是磁件占据了整个系统的大部分体积与重量,降低了系统的功率密度。针对这一问题,提出一种三段式绕制磁集成技术,将磁件以解耦的方式集成在一副磁心中。该文首先建立集成磁件的磁路等效模型,通过抵消各绕组之间的耦合作用推导出解耦条件,并详细阐述了磁心的选取、匝数以及气隙的设计原则。其次,利用有限元仿真平台对所提集成磁件进行建模分析,与现有的集成方法相比,磁通密度分布更为均匀,磁心的利用率得到了有效提升。最后,搭建一台48 V/12 V、108 W的实验样机,体积和重量同分离磁件相比降低了31.2%和25.3%,提高了系统的功率密度,验证了该集成方法理论分析的正确性和可行性。

基于阶梯阻抗谐振器的双频宽带滤波功分器

为了更好地满足无线通信系统对多功能、多频段射频前端器件的要求,提出了一种基于阶梯阻抗谐振器的双频宽带滤波功率分配器。首先,使用单个T形谐振器实现双频滤波单元,同时采用阶梯阻抗技术引入了单独可调的高次模用于展宽双频功分器的高频通带带宽;其次,利用枝节加载技术实现额外谐振模式的引入,展宽了双频滤波功分器低频通带带宽;为了实现小型化设计,对部分微带线进行弯折,使得整个电路结构更加紧凑。此外,利用T形谐振器自身的滤波特性和在微带馈线上加载的开路枝节,在带外产生四个可控的传输零点,提高了通带外选择性;通过在微带馈线上加载扇形枝节和在输出端口引入隔离电阻,有效改善了滤波功分器的带内阻抗匹配效果和隔离度。为了进一步验证,对所提出的滤波功分器进行了加工和测试。该滤波功分器的中心频率为2.83 GHz和4.87 GHz,相对带宽分别为10.6%和11.7%,通带隔离度均大于14.5 dB。测试和仿真结果基本一致。

加载人工磁导体的双频柔性可穿戴天线

该文研究了一种加载人工磁导体(AMC)的双频柔性可穿戴天线,天线的谐振频率为3.5 GHz和5.8 GHz。天线由双频单极子天线和4×4阵列的双频人工磁导体构成,均采用柔性材料作为介质基板。天线尺寸为0.70λ_(0)×0.70λ_(0)×0.05λ_(0)(λ_(0)为3.5 GHz时的自由空间波长)。人工磁导体的介质基板为3层结构,增加了相位响应,使用双环开槽结构延长电流路径长度,实现了双频的宽带同相位反射。人工磁导体的引入有效降低天线的背向辐射,从而降低比吸收率(SAR),同时提高天线的增益。仿真结果表明,该天线性能受结构变形和人体载荷的影响较小。在工作频段内天线的阻抗带宽分别为7.5%和4.0%;峰值增益分别为7.86 dBi和8.06 dBi。在3.5 GHz和5.8 GHz的比吸收率分别为0.2 W/kg和0.06 W/kg,均小于美国联邦通信委员会标准。为了验证仿真结果,对天线进行加工测试,实测与仿真结果基本一致。实验结果表明,加载人工磁导体的天线具有良好的鲁棒性和增益以及较低的比吸收率,适用于可穿戴无线通信系统。

加载超表面的双频紧凑高隔离阵列天线设计

为了减小极小距离多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)天线之间的相互耦合,设计了一种极紧凑的高隔离度的双频MIMO贴片天线,谐振频率分别为2.45 GHz和3.5 GHz。该MIMO天线由两个对称的双层U型槽贴片天线组成,其中边与边的距离为0.5 mm(0.004λ_(0),λ_(0)为中心频率2.45 GHz时的自由空间波长)。利用不同宽度的双层金属线切割对作为超表面单元,该超表面体积紧凑,可以显著降低天线单元之间的相互耦合。仿真和测量结果表明:在天线工作频段2.4~2.5 GHz和3.4~3.6 GHz范围内,单元间的隔离度可以提高到30 dB以上,并且两个天线端口阻抗匹配良好,同时在低频段的总效率提高了9%左右;两天线间的包络相关系数(envelop correlation coefficient,ECC)在2.45 GHz时由0.33降到0.01,在3.5 GHz时由0.09降到0.006,所设计天线具有良好的辐射性能。

基于环形多模谐振器的双频滤波功分器设计

本文设计了一种基于环形多模谐振器的零点可控双频滤波功分器。通过微扰加载,实现双频滤波器功能;利用枝节加载,提高了带宽和带外选择性;采用融合设计方法,将该滤波器与功分器进行集成,完成双频滤波功分器设计;通过在输出端口间引入电阻,提高端口间隔离度。为了验证设计的正确性,设计、加工和测试了该功分器,实测结果和仿真结果基本吻合,当功分器S_(11)<-10 dB时,工作频段分别为2.14~2.52 GHz和4.54~4.84 GHz,端口间隔离度最大达到45 dB。

高频双频Buck变换器平面集成磁件优化设计

针对目前开关器件和磁性元件性能不足导致双频Buck变换器的效率和功率密度低的问题,研究了一种高效高功率密度的双频Buck变换器。变换器将工作在连续导通(CCM)模式,采用解耦合的平面集成电感器完成系统磁元件的集成,结合磁件的集成方法、有限的PCB层数和变换器的特性给出双频Buck变换器的参数,然后,提出了一种双频Buck变换器平面磁件的设计方法,并完成系统磁元件的优化设计。最后,基于第3代半导体SiC器件以及平面集成磁件,设计了额定功率200 W、开关频率400 kHz的双频Buck变换器。结果表明:该变换器峰值效率将达到96.1%,功率密度为46.1 W/in^(3)(1 in=25.4 mm),验证了双频Buck变换器设计方法的正确性和有效性。

基于遗传算法的双频共孔径稀疏天线阵列

针对卫星通信和数据传输等应用,提出了一款基于遗传算法的双频(Ku/S)共孔径稀疏阵列天线。该阵列天线具有剖面低、集成度高、副瓣低等优点。双频天线阵列在单一圆孔径中集成了稀疏排布的高频段(Ku:17 GHz)阵列与低频段(S:2.25 GHz)阵列,其中高频阵列排布方式基于遗传算法优化得到,具有低副瓣,高增益的特点,并为低频阵列的嵌入提供物理空间;低频阵列以三圈圆环阵列形式嵌入高频阵列中,可进一步优化高频阵列以保持高低频阵列均处于最优状态。所提出的双频天线阵列在60°扫描范围内获得高低频增益分别为26 dBi和15 dBi,均具有≥20 dB的副瓣抑制,且相对于全阵列天线,优化后阵面尺寸仅为原尺寸的60%。

高增益反射型超表面多波束双频天线设计

提出了一种高增益多波束双频天线,通过超表面的电磁调控特性实现在双频段的波束聚焦和波束偏转。所设计的多波束双频天线由反射型超表面和双频微带天线两部分组成。为实现焦距为40 mm的波束聚焦和±30°波束偏转,将双频微带天线放置在超表面下方40 mm的水平面上。根据天线上方相位近似于0和π的两个超表面单元合理排布,天线位于焦点正下方时在14.5 GHz和22.7 GHz实现了波束聚焦,天线偏离焦点±35 mm处时在14.5 GHz和22.7 GHz实现了±30°波束偏转。仿真结果表明,不同位置天线在双频段实现了不同的波束调控效果,相较于没有超表面时,天线低频段内增益增大了11.56~14.03 dBi,高频段内增益增大了10.74~13.07 dBi。所设计的超表面天线实现了在双频段的高增益、波束调控性能。

星载分布式SAR双频乒乓模式测高精度分析

星载分布式合成孔径雷达(SAR)系统用于干涉测绘,凭借其基线灵活、时间去相关很小的特点得到了快速发展。与传统模式相比,双频乒乓模式能够同时得到两种频率的多幅SAR图像,可以实现更高精度的高程测量。本文首先简单介绍了双频乒乓模式的工作原理,然后深入研究了该模式下SAR干涉对的相位比例关系和相关性,理论上分析了其干涉相位估计精度和对应的测高精度,从而为系统设计和干涉处理方法研究提供理论依据。最后仿真分析结果直观展示了双频乒乓模式相较于传统模式的优越性,由于该模式增加了不同频率的干涉相位数据,干涉相位估计精度和测高精度均显著提升。

消毒供应中心双频超声波清洗机改善清洗效力的研究

目的探讨消毒供应中心双频超声波清洗机减少清洗盲区的效果。方法以消毒供应中心双频超声波清洗机为试验对象,使用铝箔腐蚀法记录空化效应的分布和强度,对照组铝箔在40 KHz超声中暴露2 min,试验组铝箔分别在40 KHz、80 KHz超声中暴露1 min,2组各重复试验20次。结果试验组的铝箔腐蚀点数量大于对照组、铝箔腐蚀分布均匀性好于对照组、冷点数量小于对照组(均P<0.05)。结论双频超声波清洗机发生空化效应的区域更大、分布更均匀,可以较好的减少清洗盲区,还能避免局部空化效应过于集中而导致的器械损坏。

基于双频信号注入法的船舶交流电网绝缘监测装置应用探析

为了解决船舶交流电网绝缘故障实时在线监测定位问题,提出了一种基于双频信号注入法的船舶交流电网绝缘监测装置设计方案。对双频信号注入法的工作原理进行研究,系统以STM32F103ZE芯片为控制核心,运用基2时间抽取1024点FFT实现注入低频信号的提取。明确了注入信号的频率选取原则,试验分析确定注入信号频率为15 Hz和5 Hz。经过实际运行测试与结果分析,基于双频信号注入法的船舶交流电网绝缘监测装置最大误差率不超过2%,完全满足对地绝缘电阻测量精度±5%的设计要求。试验结果验证了船舶交流电网绝缘监测装置的可靠性和有效性,所提出设计方案大大降低船员工作强度,提高了舰船电力系统的供电连续性和安全性。

高效率双频连续F类功率放大器的设计

为满足多标准和多频段无线通信的需求,针对特定频段如何提高效率问题,基于连续F类功放的谐波控制理论,提出了一种高达三次谐波控制的双频功放设计方法,实现了两个频段的高效率性能。首先,分析了电流源平面的各次谐波阻抗,基于连续F类阻抗设计空间的灵活性,设计的双频谐波控制网络将二次谐波控制在短路点附近,同时将三次谐波控制在开路点附近,可提高任意两个频段功放的效率。随后,针对传统耦合器基频匹配网络在多频匹配方面的不足,提出了改进的双频阻抗匹配网络,简化了匹配方法并实现了不同频点的最佳基波阻抗同时匹配到标准的50Ω。最后,使用Cree公司的CGH40010F GaN HEMT设计了一款工作在1.8和2.6 GHz的双频连续F类功率放大器,并进行测试,结果显示在1.8和2.6 GHz的饱和输出功率分别为40.6 dBm和39.5 dBm,最大功率附加效率分别为75.4%和74%,最大漏级效率均大于75%。测试结果表明,所提出的双频谐波控制网络设计方法在提高功放效率方面具有显著优势。

缝隙加载的低剖面双频北斗天线设计

本文设计了一款应用于北斗系统(BeiDou System,BDS)的新型低剖面双频段贴片天线.该天线基于单层贴片天线结构,通过“桥形”缝隙加载的方式,引入新的谐振频率,使天线工作在双频段(分别以1176 MHz和1575 MHz为中心频点),实现共面双频辐射.同时加载4个环形缝隙,仅用一组馈电针进行耦合馈电,方便调节阻抗匹配,同时减少馈电针数量,简化馈电网络复杂性.另外在天线侧面加载“π型”金属枝节,进一步优化高频阻抗匹配.实测结果表明,该天线在B1C频段和B2a频段的增益大于3.5 dBic,轴比均小于3 dB.频谱显示,该天线能工作于北斗系统的B1C、B2a频段,有望应用于北斗定位系统终端设备.

短接贴片加载的双频圆极化卫星导航天线

为了降低双频圆极化天线设计的复杂性和成本,文中介绍了一种用于双频全球定位系统(GPS)的紧凑型双耦合短接贴片加载的贴片天线。该天线采用短接贴片加载技术,使得其整体尺寸仅为42 mm×42 mm×9 mm,同时利用超低成本的PPO塑料替代高介电常数的基板,从而实现了成本的降低。提出的紧凑型双耦合短接贴片加载技术使得该天线能够在L1/L2 GPS频段共振。在L1/L2 GPS频段上,该天线在具有大地平面的情况下表现出良好的性能。圆极化辐射增益在L2频段达到3.12 dBic,在L1频段达到4.08 dBic,显示出较高的增益性能。同时,在这两个频段上,该天线的3 dB增益带宽分别为31 MHz和43 MHz。因此,所提出的天线不仅具有低成本、双频、紧凑的特点,而且在L1/L2 GPS频段具有良好的性能表现,是一种理想的贴片天线选择。这种天线的设计和制造对于GPS定位系统的应用具有重要意义,可以满足对于低成本、高性能的天线需求。

基于双频法和漏电流比较法的综合选线技术

针对双频法在实船运用中暴露出来的问题,论文提出了一种综合了双频法和漏电流比较法的选线策略,分析了各支路在不同频率的低频信号下的漏电流关系并应用于双频法无法解决的小电阻接地选线问题,分析了各支路漏电流大小排序与对地电容大小排序间的关系并应用于双频法无法解决的大电阻接地选线问题,当接地电阻处于双频法的可测范围内时仍然使用双频法测支路绝缘电阻的方法进行选线。通过Matlab/Simulink平台的仿真计算表明,该综合选线技术是可行的。

双频一体化超宽带探地雷达天线设计

针对目前探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)产品单一频段工作所导致的耗时费力、效率低等缺点,文中设计实现了一种中心频率分别为400 MHz、1000 MHz且带宽为200~1500 MHz的双频一体化复合阵列天线,并将其应用于超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)探地雷达系统中。阵列天线包含3个中心频率为400 MHz和6个中心频率为1000 MHz的蝶形天线,具备双频段同时探测能力,可实现一条测线含两种不同频段的探测结果,克服了传统探地雷达不同频率的重复探测问题,增强了探地雷达系统的实用性。所提出的双频一体化探地雷达天线具有超宽带、高增益、波束窄等特点,其相对带宽为153%,整个带宽内最高实现17.6 dBi峰值增益,半功率波束宽度最窄为7.6°,为高分辨率、高效率探地雷达应用提供了一种新的天线方案。

基于无人机的双频小型化微带天线设计

本文提出一种可用于无人机系统地面站设备、飞行功能检测设备的低成本双频定向微带天线,该天线可用于无人机飞行位置检测定位设备的终端部件,通过偶极子天线和平行双线组成W8JK天线阵,实现定向辐射。该天线可实现2.4GHz和5.8GHz频段双频辐射特性,同时工作带宽内具有稳定的增益,天线仅需单层基板实现,无需额外增加金属背腔,通过引入偶极子结构变形,实现天线小型化设计,对于无人机飞行性能检测设备实现小型化灵活布置技术具有重要意义。

动态双频跳频电台接收端FPGA设计

为解决动态双频跳频电台跳频信号解跳频这一关键技术的硬件实现,依照动态双频跳频同步方案,设计了跳频电台接收端的整体结构,研究了跳频电台接收端解跳频的数学模型,采用Verilog HDL语言在EP4CE6F17C8芯片上实现了两种解跳频器设计方案,分别为IP核乘法器解混频+带通滤波+BPSK解调方案和加法树乘法器解混频+带通滤波+改进型DPSK解调方案。测试结果表明,两种方案都能实现跳频电台接收端解跳频器功能,后一方案消耗硬件资源更少,更符合跳频电台接收端多通道并行运算要求,为下一步研制动态双频跳频电台样机提供了技术参考。

高速高分辨率双纵模双频激光干涉信号处理系统设计

文章针对目前双纵模双频激光干涉仪信号处理系统存在的抗干扰性能下降,难以高速测量和测量分辨率不高的问题,提出采用电学方法对干涉仪输出的测量和参考信号进行降频处理,获得所需的合适中频载波信号后,进行计数处理得出测量结果,这可以有效解决干涉仪的抗干扰能力,实现高速测量;采用AD8302直接比相加上D触发器构成极性判别电路,采取该方式可解决干涉仪的测量仪分辨率不高的问题。同时,设计了基于CPLD的计数模块,可实现信号的全流程处理高集成度完成。最终完成的双纵模双频激光干涉仪信号处理系统同时具有测速高(不小于1 m/s)、分辨率高(优于0.5 nm)和集成度高的突出优点,能较好地满足各种高速坐标加工及测试装备的纳米级高分辨率测量需求。