应用于宽频带通信干扰对消的重构滤波器设计

围绕宽频带通信干扰对消的需求,提出了新的子带划分与重构框架,并对子带划分滤波器组与重构滤波器进行设计,简化了完全重构条件,使得重构滤波器具备过渡带幅度互补特性。仿真与实验结果表明,设计的重构滤波器可以有效降低重构后通信信号的误码率,并且解决了子带信号拼接过程中的频谱起伏现象。所提出的子带划分与重构框架及重构滤波器设计展现了良好的通信信号重构效果,可为宽频带干扰对消的子带划分与重构工程实践提供新的理论方法与技术路线。

海上柔性直流输电系统的宽频带振荡非同时性研究

随着“双高”电力电子设备的大量使用,宽频带振荡对于电力系统稳定性的影响亟待解决。目前分析振荡波形的“频谱”特性主要是采用快速傅里叶变换提取波形的频谱图进行分析。文章分析了快速傅里叶变换的不足之处,提出了利用快速傅里叶变换和短时傅里叶变换提取振荡波形“时频谱”图的方法,对振荡后的波形进行研究分析。根据海上柔性直流输电系统的结构在PSCAD/EMTDC搭建其仿真模型,研究系统控制参数突变失稳以及系统故障时出现的宽频带振荡波形的时频谱特性,利用短时傅里叶变换发现不同的振荡频率出现的时刻不同,发现了海上柔性直流输电系统宽频带振荡非同时性的存在,为研究宽频带振荡的传播以及振荡的抑制提供了一种思路。

一种基于脊间隙波导的宽频带馈电线源设计

设计了以脊间隙波导(RGW)功分网络为基本结构的宽频带馈电线源,该线源可用以激励平行板波导中的准TEM模式波,并用作宽带连续横向枝节(CTS)天线的馈电结构。首先对RGW阻带和单模带宽特性进行分析,以确定RGW的结构参数;进一步研究了宽带1分2功分器的设计方法、RGW模式到平行板波导模式的过渡结构方案;借助多级阻抗匹配和感性金属柱加载技术,实现了低反射等功率分配,以及输出端口到平行板波导的宽带匹配;最后将各分级结构级联得到1分8 RGW网络线源。对宽频带馈电线源进行了样机加工、装配和测试,在12 GHz~22 GHz频率范围内,其反射系数低于-15 dB,实测方向图与等幅同相均匀线源方向图吻合度很高,证明该馈电线源幅相一致性优异,是一种高效率的CTS天线馈电线源。

基于宽频带混合法的跨断层地震动模拟研究

跨断层区域地震动(跨断层工程结构所在极近断层区域的地震动,以下简称跨断层地震动)与近场地震动在空间上的分布规律存在显著差异,而跨断层地震动记录匮乏导致跨断层结构抗震研究难以开展。文中简要介绍了宽频带混合法模拟地震动的基本理论,并以则木河断层为工程背景进行跨断层地震动的模拟,系统研究了跨断层地震动的分布规律。结果表明,模拟的跨断层地震动符合断层滑动模式,并且存在显著的方向性效应、上盘效应和滑冲效应,总体上模拟的跨断层地震动强度符合一定的衰减规律,但受断层破裂的影响会导致不规律甚至反规律。同时,实际地表破裂位置与断层破裂大滑移区对跨断层地震动分布规律会造成较大的影响。通过宽频带混合法人工模拟的跨断层地震动时间序列能解决跨断层地震动实测记录不足的问题,为跨断层结构抗震研究提供有力支撑。

小型宽频带双极化电磁兼容性测试天线的设计与实现

为解决飞行器舱段等特定狭小空间内的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)现场测试需求,设计与实现一款新型的小型宽频带双极化EMC测试天线。基于传统Vivaldi天线性能分析,采用修型设计并优化天线表面电流分布,设计一款新型宽频带单极化天线;运用非对称双极化设计方法,并组合两幅新型单极化天线,设计一款高隔离度的双极化EMC测试天线。仿真分析和实测结果表明:双极化EMC测试天线的工作频带为0.33~3.40 GHz(电压驻波比小于2),工作频带内天线方向图无裂瓣且增益平坦,天线系数达到17~36 dB/m,双端口隔离度优于35 dB;双极化EMC测试天线的尺寸为450 mm×450 mm×450 mm,适用于飞行器舱段等狭小空间内EMC辐射发射现场测试,有助于测试效率提升。

基于双层反对称阻尼式声子晶体的双通路宽频带噪声抑制方法研究

针对现有声子晶体模型难以在结构传播与空气传播双通路实现噪声抑制的问题,提出了一种双层反对称阻尼式声子晶体结构,以双层阻尼式声子晶体为单元抑制噪声结构传播,将迷宫型散射体反对称式排列抑制噪声空气传播,实现双通路宽频带降噪。研究基于有限元理论与力声类比法对模型的能带图、传递曲线与吸声系数进行计算,对比分析了吸声性能与传统结构的差异,并通过试验进行验证。研究发现,模型中的双层阻尼—散射体结构可将降噪带宽拓展为传统结构的3.3倍,且同体积附加质量仅为传统结构的53.3%,反对称结构可突破吸声系数瓶颈,实现高效吸声。结果表明该模型可以实现双通道宽频带范围内的噪声控制,并具有轻质化的特点,能很好地补足现有声子晶体模型在宽频带噪声控制领域的短板。

基于超材料结构的宽频带高频光声信号定向传输模型设计

为了解决高频光声信号在传输过程中存在损耗严重等问题对光声成像技术应用的限制,在声学超材料结构上设计了一种用于实现宽频带高频光声信号定向传输的模型,通过COMSOL Multiphysics软件进行了模型建立,并进行了仿真测试。测试结果表明模型对200~1000 kHz的高频声波均有良好的定向传输效果,具备良好的宽频带定向低损耗传输特性,可以很好地解决高频声波传输过程中容易产生的声能损耗问题。以700 kHz的光声信号为例,研究了光声信号在模型中的传输特性。研究表明该模型在传输高频声波的过程中,能够达到很好的局域声场增强的效果,该模型可以满足光声成像技术在应用过程中的高频信号传输的需求。

云南场区宽频带地震监测台站勘选方法探讨——以文山和曲靖地区为例

地震监测台站勘选的合理性是决定地震观测数据质量、台站功能及稳定运行的重要因素。本文依据中国地震科学实验场建设工程项目云南场区宽频带地震监测意向台站的勘选要求,对云南文山、曲靖地区24个意向台站进行实地勘选,梳理总结了宽频带地震监测意向台站勘选的重要环节,可划分为室内资料收集、台址图勘、野外踏勘确定意向台址、场地协商及租地意向书签订、室内勘选资料整理5个阶段,其中台址图勘对野外踏勘确定意向台址起到了非常重要的作用,大大提高了意向台站勘选的工作效率。以CD151意向台站勘选为例,详细论述了5个阶段的工作方法;同时以4个意向台站噪声水平测试分析验证勘选方法的可行性,勘选的意向台站均符合Ⅰ级台基背景噪声水平,满足按照Ⅲ级地噪声台站勘选的观测环境技术要求,本研究对宽频带地震监测台站勘选工作具有一定参考价值和借鉴意义。

天津蓟县地震台两套VP宽频带倾斜仪数据对比分析

蓟县地震台是天津地区唯一的基岩出露台,台站两套VP宽频带倾斜仪分别安装在新山洞和小辛庄山洞。通过对蓟县台的两套VP宽频带倾斜仪数据内在质量、同震响应、环境影响、仪器维修等方面的对比分析,得出以下结论:以2023年为例,两套仪器的潮汐因子稳定性均较好,由于摆系故障,新山洞VP宽频带倾斜仪NS向精度比较差。通过2018—2023年对比,小辛庄山洞VP宽频带倾斜仪具有明显的年变形态,新山洞VP宽频带倾斜仪年变形态不明显,这可能与新山洞地质区域性节理发育以及台站周围抽水影响有关。强降雨、气压等自然环境变化会对两套仪器观测造成一定影响。两套VP宽频带倾斜仪均有较强记录地震的能力,能够清晰的记录到远场地震几秒至几十秒周期面波,对于近场中强震可以清晰记录P波初至,但是后续震相识别较为困难。针对新山洞VP宽频带倾斜仪EW向曾经出现的不定时突跳错数的故障,总结归纳了维修过程,为同类仪器运维提供参考。

基于隧道磁电阻效应的宽频带电流无线测量装置

宽频带电气量数据包含大量故障暂态信息,传统互感器带宽受限难以精确全面地测量宽频暂态信号。针对该问题,提出一种含精确时标的非侵入式电流测量方法并设计原理样机。通过隧道磁电阻(TMR)芯片测量线路电流感生磁场,根据被测导体与TMR传感器的相对位置计算变比并通过微处理器进行录波和读数。设计低噪声、可变增益的传感器模组电路和暂态录波无线测量传输模组电路,精确感知宽频信号;根据传感器实际安装位置推导传变关系式,实现对一次电流的精确计算。搭建测试平台对测量装置直流、交流及暂态信号传变能力开展测试,在10 kV配电网进行接地故障电流测量对比实验。分析了影响磁阻传感器测量精度的主要因素,结果表明其直流和工频信号测量误差小于1%,高频信号测量误差小于3%。

基于宽频带电流传感器的开关柜局部放电检测方法研究

开关柜局部放电信号的采集会受到噪声信号的影响,导致开关柜局部放电检测准确性较差,为此提出基于宽频带电流传感器的开关柜局部放电检测方法。该方法将宽频带电流传感器放置在开关柜的零序电流互感器处,采集宽频带电流,结合独立分量分析方法和经验模态分解方法,消除噪声信号对局部放电检测产生的影响,提取去噪后宽频带电流的集中度特征,将其输入更新后的高斯混合模型中,实现开关柜局部放电检测。实验结果表明:所提方法的电流检测误差在0.1 mA以内,错分率小于0.25%,放点检测耗时为23.5 s。证明了所提方法对开关柜局部放电检测的准确性及效率均较好,能够有效保障开关柜运行的安全稳定性。

宽频带薄膜型声学超材料隔声性能研究

针对汽车前围板中低频段隔声性能有待优化对问题,提出一种以“X”形摆臂为中心质量块的薄膜声学超材料结构,使用COMSOL仿真软件中声固耦合模块对其结构整体声传递损失曲线(Sound Transmission Loss,STL)、薄膜表面平均法向位移、等效参数、耦合振动模态以及影响隔声量因素、调控规律进行有限元分析。结果表明:“X”形中心质量块薄膜声学超材料结构具有优异隔声频率带宽及隔声量幅值,带宽接近1332 Hz,隔声量峰值为54 dB;新结构中“X”形摆臂能兼并由四周质量块产生的不连续隔声峰,从而拓宽隔声频带,提高结构整体隔声性能;增大薄膜厚度和预紧力会使STL曲线整体向高频方向移动,增大“X”形摆臂弹性模量仅会使STL曲线第二隔声谷向高频方向产生小范围移动;其与钢板组成的复合结构能有效提高前围板平均隔声量。相关研究拓展了采用薄膜型声学超材料结构进行中低频段噪声治理的工程应用领域。

延庆地区宽频带地震观测台阵建设

依托北京延庆地区地震监测能力提升项目,北京市地震局在延庆地区建设宽频带地震观测台阵,组成延庆宽频带地震监测台网。该台网由39个地震观测点位组成,台站间距约5 km。该台网建成后,该区地震监测能力由M_(L)1.2提升至M_(L)0.1,可为首都圈地震研判和突发事件的快速反应及处置提供数据支撑。此密集台阵从勘选到建成历时4年,对建设、实施过程中的问题和经验进行总结,可为后期北京地区台站建设和其他密集台阵建设提供参考。

一种宽频带双圆极化微带天线阵列设计

为了支撑低轨卫星宽带数据下传需求,提出了一款宽频带双圆极化微带天线;采用微带天线作为基本辐射单元,基于层叠寄生贴片方式与加载空气腔方法展宽天线工作带宽并提高增益值,利用电容加载的三分支线定向耦合器对天线单元进行馈电进一步展宽天线带宽,并实现双圆极化辐射特性;单元电性能仿真结果良好,阻抗相对带宽为28.2%,轴比相对带宽达14.5%,峰值增益达到5.6 dBi;基于辐射单元进行4×4阵列组合,所设计阵列天线阻抗带宽覆盖7.7~8.9 GHz,同一单元不同极化与不同单元间端口间隔离度均≥15 dB,轴比在通带内均≤3 dB,方向图仿真与测试结果吻合良好,验证了设计方案的正确性。

基于模态分析的宽频带振荡区域定位研究

伴随化石能源的枯竭和我国能源转型战略的推进,新能源发电系统上网电量不断增加。电力系统“双高”特性日益显著,系统运行面临更为复杂的挑战,其中电力电子装置引发的宽频带振荡备受关注。因此,针对新能源系统宽频带振荡产生的机理,提出一种基于模态分析的宽频带振荡区域定位方法,用于新能源系统振荡频率和振荡区域定位。根据逆变器、线路阻抗和电网阻抗等系统参数,建立不同型号逆变器并联系统的高阶导纳矩阵。对矩阵进行等效变换,通过绘制模态阻抗随频率变化的曲线,得到系统可能的谐振频率。通过节点参与因子计算,定位振荡的区域。通过仿真验证,模态分析方法可以实现宽频谐振的精准频率定位和区域定位,可为新能源场站接入评估和事故定位提供依据。

双峰寺水库蓄水变化与承德地震台宽频带倾斜仪测值间相关性研究

为了探究双峰寺水库蓄水变化是否会产生地形变化,利用双峰寺水库2020年、2021年蓄水数据与承德地震台VP型宽频带倾斜仪测值进行相关性研究。通过计算承德地震台宽频带倾斜仪8时整点测值与水库蓄水数据间的皮尔逊相关系数及建立载荷模型,得到水库蓄水引起的地形变量。结果表明,双峰寺水库蓄水对承德地震台宽频带倾斜仪日常观测曲线趋势性影响较小,且二者间相关性不大;蓄水载荷变化对宽频带倾斜仪测值影响不显著,二维、三维载荷模型结果趋于一致。

一种宽频带Vivaldi天线设计

文章针对常规宽频带天线的体积过大等一些缺陷,设计了一种宽频带Vivaldi天线。该天线为微带天线,在正面蚀刻指数渐变槽辐射贴片,通过开路腔扩展天线的阻抗带宽,在背面使用微带线耦合馈电。对天线的电性能进行了仿真分析,仿真结果表明,在0.7~3CHz范围内,天线电压驻波比小于2,天线增益大于等于0.5dB,天线增益随频率变大而增加,该天线可以在超过4.2个倍频程的频带内良好工作。

宽频带低损耗的五模腔体滤波器

为满足通信系统对于高通信容量和高传输效率的需求,提出了一种低损耗宽频带腔体滤波器的设计方案。本设计采用金属矩形腔体作为谐振器,通过探针馈电和微扰金属柱同步激励单个谐振腔内五个谐振模式。同时改变馈电探针和金属柱的尺寸,可进行多模式谐振频率与传输零点的调控,实现宽频带和高选择性的滤波通道,且高品质因数的矩形腔体保证了通带内的低损耗。基于HFSS的仿真优化,进行了实物加工和测量。实测结果表明:该滤波器在中心频率11.2 GHz处实现了36%的相对带宽,通带内平均损耗0.25 dB;靠近通带两侧的多个传输零点提高了通带选择性。本文提出的五模腔体滤波器电路,具有带宽宽、损耗低和通带选择性好的优势,适用于高性能的卫星和雷达通信服务。

星载高增益宽频带高指向性阵列天线设计

针对卫星对X波段通信系统电磁波传输的需求,设计了一款新型X波段高增益宽频带高指向性微带阵列天线。采用平面多层板形式,通过多种技术手段改善天线性能。阵列天线采用侧馈的能量输入方式、多层缝隙耦合馈电设计提高天线带宽,同时将辐射层和馈电网络层分离以减小电磁波串扰和提升分离设计简约度,增加金属反射层以提高天线正向增益和前后比。根据工程总体需求,共设计了64阵元和256阵元的矩形微带阵列天线。两种天线经加工测试结果与仿真结果基本一致。该天线实现了高增益、宽频带、高指向性等性能指标,对X波段星地无线通信系统的设计有一定指导意义。

基于多级变频的低相位噪声宽频带锁相环设计

为提高锁相环输出信号的相位噪声性能,设计一种具有低相位噪声特性的宽频带锁相环。该锁相环以500 MHz和4.8 GHz的梳状波信号作为输入信号,经过多级变频和滤波后进行锁相。测试结果表明,该设计具有易于实现、易于调试、可靠性高等特点,在10 kHz频偏处的相位噪声均优于-129 dBc·Hz^(-1),满足设计要求。