高功率宽频比C/X双频反射阵列天线设计

为了满足高功率微波系统对宽频比双频辐射天线的研究需求,提出了一种可工作在C/X双频段的高功率圆极化反射阵列天线。天线单元采用介质埋藏的贴片单元形式,贴片部分由外圈的椭圆环贴片嵌套内圈的椭圆贴片组成,分别实现低频(C波段)和高频(X波段)的辐射。这种嵌套式的单元形式使得天线可以实现较宽的频比,同时由于单元采用无突变结构且单元被埋藏在介质中避免了三相点的出现,从而具有较高的功率容量。高低频段的两种贴片都采用绕轴旋转的方式来调节反射相位,可以在反射损耗较小的基础上满足360°的反射相位调节。基于以上双频辐射单元设计了一个口径尺寸为400 mm×400 mm的20×20矩形栅格排布反射阵列天线,设计结果表明天线在4.3 GHz下的增益为22.2 dBi,口径效率为40.2%,常压空气中的功率容量为10.4 MW;在10.4 GHz下的增益为29.9 dBi,口径效率为40.5%,常压空气中的功率容量为12.2 MW。该天线高低工作频率的频比达到2.4,且具有高效率和高功率容量的特点。

宽频比双频耦合线Wilkinson功分器的设计方法

为了实现Wilkinson功分器的宽频比双频工作特性,并简化功分器的总体结构,提出了采用耦合线和隔离枝节相结合的设计方法.和隔离电阻直接与端口连接的功分器形式相比,由隔离枝节构成的功分器结构减小了传输线间的寄生影响.设计并加工了工作在1.0 GHz和2.5 GHz频段的双频Wilkinson功分器,实验与仿真结果吻合,设计的功分器性能良好.

宽频比双频Wilkinson功分器的研究与设计

为了实现双频Wilkinson功分器的宽频比特性,并简化设计结构,在研究奇模-偶模分析理论的基础上,提出了一种在输出端口并联开路微带线的新型结构.首先通过奇模-偶模分析理论得出设计电路的参数方程,接着利用Matlab对推导方程进行求解,获得具体的设计参数,从而设计出宽频比(2.0～6.0)的双频Wilkinson功分器.为了验证设计方法的正确性,仿真并且加工了一个工作在870MHz和2140MHz两个基站频率的功分器.测试结果表明:双频功分器在两个工作频段内都具有良好的性能,测试与仿真结果吻合良好,验证了该方法是可行的.

基于宽频比的双频Wilkinson功分器小型化设计

为了实现宽频比的双频Wilkinson功分器小型化设计,提出了一种基于耦合线的新型结构,具有1.0～6.0的宽频比。首先根据奇偶模法获得设计结构的参数方程,采用Matlab对方程拟合得到初始设计参数,其次通过ADS对电路进行仿真优化得到最终的电路参数,最后为了验证设计方法的正确性,仿真并加工了一个工作在2.4 GHz和5.8 GHz两个WiFi频段的双频Wilkinson功分器,电路尺寸为0.19λ*0.14λ。测试结果表明,功分器在两个频带内具有良好的性能,与仿真结果吻合良好。

一种新型共口径宽频比双频天线的方案研究

展示一种新型双频天线,可以同时工作在5.2 GHz和24 GHz。低频部分采用一种缝隙馈电的低剖面微带天线,高频部分采用微带网格三次模天线。

压缩感知和图卷积神经网络相结合的宽频振荡扰动源定位方法

新能源并网引发的宽频振荡严重威胁电网安全,实现宽频振荡源的在线定位并及时采取抑制措施以保证系统安全稳定尤为必要。为此,提出一种压缩采样和图卷积神经网络相结合的宽频振荡源定位方法,该方法首先在子站对时序的振荡信号进行稀疏采样,获得其低维观测序列,作为节点的时序信息,然后在主站融合系统的拓扑结构捕捉各节点的邻接关系,综合考虑系统振荡的时空特性,运用图卷积神经网络实现振荡源定位。最后利用宽频振荡样本集进行仿真验证,结果表明所提方法在量测数据含有噪声、传输数据缺失以及传输数据偏差的情况下都有较高的定位准确度。

子午工程二期宽频地磁波监测仪研制

地球的磁层中存在各种波现象,其频率从mHz延伸到数千Hz.这些波的研究一直是空间物理学研究的核心问题.针对目前世界上地磁台站的波监测设备均为各自测量相对变化、缺乏统一标定、无法进行从高纬到低纬联合观测、无法进行多台设备观测数据的统一对比研究的现状,本文综合使用磁阻传感器(探测ULF频段:1 mHz~2 Hz)、巨磁感抗传感器(探测ELF频段:0.2 Hz~2 kHz)和线圈传感器(探测VLF频段:0.2 kHz~10 kHz)研制新一代的宽频地磁波监测仪,将这些监测仪放置在120°E子午链附近的黑龙江漠河站(高纬)、北京十三陵站(中纬)、海南乐东站(低纬)等典型区域的地磁台站上,并对各个台站的设备进行统一的时间、振幅和频率标定,结合FY-3E、SMILE等近地空间卫星数据,全面提升对地球磁层的各种波现象的探测能力.研制的宽频地磁波监测仪的性能测试实验表明,其具有对一定频率(1 mHz~10 kHz)的波的探测能力;其幅度探测范围为:±65000 nT(ULF频段)、±1000 nT(ELF频段)、±100 pT(VLF频段);在量程范围内又具有较低的非线性误差:ULF频段≤0.0446%、ELF频段≤0.51%、VLF频段≤1.18%;噪声水平也较低:RMS(方均根)噪声≤0.5554 nT(ULF频段)、NPS(功率谱)噪声≤0.028 nT/√Hz(ELF频段)、NPS(功率谱)噪声≤0.24 pT/√Hz(VLF频段).所有这些特点使得所提出的宽频地磁波监测仪能够满足子午工程二期的波探测需求.

基于Copula传递熵的设备级和网络级宽频振荡传播路径分析及振荡源定位方法

电力电子化电力系统的宽频振荡问题严重危害电网的安全稳定运行,及时确定宽频振荡的传播路径和振荡源位置,对振荡的抑制至关重要。该文从因果关系的角度提出一种基于Copula传递熵的设备级和网络级宽频振荡传播路径分析及振荡源定位方法,通过分析多变量之间的因果传递方向和因果强度系数,利用有向加权图构建宽频振荡因果网络,在此基础上确定振荡源位置,并通过保留因果强度系数最大的支路,确定振荡的主要传播路径。采用所提方法一方面能够从设备级分析控制器内部各状态变量的因果关联性;另一方面能够从网络级分析电网中各节点振荡数据的因果传递性,从而确定宽频振荡在控制器内部和电网中的传播路径及振荡源位置。最后,在强迫振荡、风机与弱电网交互、发电机轴系振荡中的仿真算例表明,所提方法适用于多种机理的宽频振荡,能够同时实现设备级和网络级宽频振荡传播路径分析和振荡源定位。

特斯拉线圈电网络模型的宽频等值化简

针对特斯拉线圈复杂的电网络模型,提出了利用求解非线性方程和优化目标函数建立等值网络的方法。该等值网络在宽频范围内,在阻抗参数、有载增益、输入阻抗、传输功率与传输效率方面,均与原网络近似等值。该方法应用电压、电流之积计算灵敏度,可方便地获得雅可比矩阵和目标函数梯度。该方法对“网络分析与综合”课程或“电路理论”课程的师生,以及科研人员,具有切实的启发作用。

面向环境射频能量收集的宽频整流电路

整流电路是射频能量回收系统的核心,能够将射频能量转换为直流。但由于整流电路中使用的二极管具有非线性特性,导致整流效率会随频率变化而降低。为解决这一问题,本文提出一种具有宽频带的整流电路,它通过采用与二极管串联的短路线、与二极管并联的开路线以及多级微带线结构来调整阻抗匹配,实现了在宽频带范围内的高转换效率。设计的整流电路在0 dBm的输入功率下,从1.7~2.7 GHz,均达到50%的整流转换效率,最高整流转换效率为63.3%。该宽带整流电路可以运用在无线能量收集系统中。

基于Blackman窗全相位FFT双谱线校正的同步宽频相量测量方法研究

为进一步分析电网电力电子化特征日益明显所带来的影响,电网运行状态监视向间谐波和高次谐波方向延伸,对同步宽频测量提出了更高要求。同步宽频测量广泛采用的加窗插值频谱分析方法存在频谱泄露,当基波频率发生偏移或信号中存在邻近信号时会导致较大误差。针对此问题,文中提出采用基于Blackman窗全相位FFT双谱线校正的改进宽频相量测量方法,结合全相位FFT和Blackman余弦窗对宽频信号进行频谱分析,并利用双峰谱线进行参数校正。文中方法可以有效提升频谱泄露的抑制效果,降低邻近频谱干扰,提升基波频偏或邻近频谱的复杂运行工况宽频信号参数测量精度。

基于AVMD多尺度模糊熵和VPMCD算法的宽频振荡分类

电力系统宽频振荡具有宽频域、非线性和时变性的特点,对振荡分类在准确性、快速性等方面提出了更高的要求。为此,提出一种基于自适应变分模态分解(adaptive variational mode decomposition,AVMD)的多尺度模糊熵(multi-scale fuzzy entropy,MFE)和变量预测模型(variable predictive model-based class discriminate,VPMCD)相结合的宽频振荡分类新方法。首先,对宽频振荡信号进行AVMD,得到固有模态分量(intrinsic mode functions,IMFS)。然后,引入MFE对IMFS进行时域特征描述,同时实现对IMFS构造特征向量的降维处理。最后,采用VPMCD对MFE降维后的特征向量实现宽频振荡的分类检测。通过仿真和实测数据分析,结果表明,所提方法的宽频振荡分类检测准确率比支持向量机(support vector machines,SVM)、BP神经网络方法的分类准确率更高,分类时间更短。

基于宽频激励的平面电磁层析成像方法

为了实现对高低电导率材料的检测与成像,提出了一种基于宽频激励的平面电磁层析成像方法。根据线圈的电磁特性及实验测试结果,探讨了平面线圈阵列的优化方法。通过有限元仿真模型,采用场量提取法获取灵敏度矩阵,并针对灵敏度矩阵的均匀性问题提出了改进方法,提高了图像重建质量。通过仿真模型评估了不同电导率物体的图像重建质量,仿真结果证明了提出的平面电磁层析成像方法可以实现对高低电导率材料的成像。搭建了基于宽频激励的平面电磁层析成像实验系统,并对多种不同电导率物体进行了成像实验。实验结果表明,重建图像平均相关系数为0.77,平均定位误差为4.46 mm。

基于宽频阻抗谱BIS的XLPE电缆绝缘电树枝缺陷定位方法

提出了一种改进的宽频阻抗谱BIS方法来定位XLPE电缆中的电树枝缺陷。进行了不同温度下的电树枝实验,以启动不同类型的电树枝。利用矢量网络分析仪测试了电树枝生长过程中的高频电容特性。采用改进的定位算法计算了含有不同类型电树枝缺陷的20m长电缆的定位谱,结果表明切片样品的电容随着电树枝的生长而减小。丛林状电树对电容参数的影响大于松枝状电树枝。在丛林状电树枝的定位谱中发现了一个典型的双峰,在松枝状电树枝的光谱中发现了单个峰。

宽频电磁屏蔽铜铁原位形变合金研究现状及发展趋势

铜铁原位形变合金具备高强度、高导电、宽频电磁屏蔽性能,是兼具良好力学性能和电磁屏蔽性能的功能结构一体化新型电磁防护材料。综述了铜铁原位形变合金宽频电磁屏蔽性能的研究现状,探讨了合金元素,晶粒尺寸及组织均匀化对铜铁原位形变合金电磁屏蔽性能的影响规律及机理,并对其研究及应用前景进行了展望。为研究与开发结构功能一体化铜铁原位合金提供必要的理论支撑。

电气化铁路“车-网”系统串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计与测量方法

精确测量动车组与电力机车(简称机车)四象限变流器(four-quadrant converter,4QC)和牵引网的宽频带阻抗特性是识别电气化铁路“车-网”系统振荡和不稳定问题的重要途径。然而,已有研究采用单一电压/电流扰动注入方式对牵引网或机车4QC阻抗进行测量,可能造成部分谐波扰动流向非目标测量对象,导致被测对象的谐波扰动信噪比低,影响阻抗测量精度。因此,该文提出一种适用于电气化铁路“车-网”联合系统的串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置与阻抗测量方法,装置具有电压和电流两种工作模式,可以发出频带为1~3000Hz的宽频谐波扰动。扰动产生装置拓扑主要由多绕组降压变压器、谐波功率放大单元、并联LC谐振电路和反串联绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块等部分构成,结合双闭环dq解耦控制和载波移相开环脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)控制策略,实现频带双边可控、幅值可控且分布均匀的大功率谐波扰动输出。最后,利用MATLAB/Simulink仿真和RT-Lab硬件在环实验验证该文串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计方案及阻抗测量方法的正确性与有效性。

基于宽频振动传感器的电力设备状态监测方法可行性分析

宽频振动信号包括1 Hz~20 kHz的低频振动信号和20~500 kHz的高频超声信号。近年来,利用振动信号对变压器、电容器、电抗器等电力设备进行状态检测的手段日益成熟,超声信号也可以很好地检测出电力设备中的局部放电并定位,均已有较为成熟的应用。文中提出了基于宽频振动传感器的电力设备状态监测方法,并使用该传感器同时测量了脉冲振动源的振动以及油纸绝缘针板电极局部放电的超声,借助仿真对超声时延进行了修正,对局部放电进行了识别,并与脉冲电流法所得结果进行了对比。结果表明,所提出的监测方法可以很好地监测到振动和超声,并实现局部放电的识别,该方法应用于电力设备状态监测是可行的。

基于正序瞬时功率算法的宽频振荡检测技术

现代电力系统表现出含高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”特征,电力系统中不同频率的谐波、间谐波与工频量相互作用,将可能导致宽频振荡,威胁电力系统安全稳定运行。针对无法在三相不平衡状态下实现宽频振荡准确检测的问题,提出了基于FPGA(现场可编程门阵列)和正序瞬时功率算法的宽频振荡检测技术。利用三相正序瞬时功率能滤除三相不平衡分量的原理,确保宽频振荡的检测结果不受三相不平衡的影响。利用FPGA并行计算的特性,大幅提升了宽频振荡检测算法的性能。测试结果表明,该技术能够在发生宽频振荡时准确检测出振荡分量,解决了现有技术存在误判和并行计算能力不足的问题。

纳米晶合金棒状电感制备及宽频恒电感特性分析

为了研制高性能的微型棒状电感,采用铁(Fe)基非晶薄带经固化、线切割、分段退火等工艺制备了纳米晶合金棒状磁芯,并以此为基础制备成纳米晶合金棒状电感。利用IM3570型电感测量仪对所制备的棒状电感进行了性能测试分析,修正了有芯棒状电感的电感量计算模型。结果表明:在0.112~3 MHz频率范围内,制备的纳米晶棒状微电感的电感量为7.72~9.93μH,品质因子值为3.33~5.14;在300 kHz频率时,能够有效分辨电路板孔内壁涂层。

宽频吸波材料研究现状与前景

随着民用和军用领域通信技术的飞速发展,电磁波产生的废弃电磁辐射污染问题变得尤为突出。为解决电磁污染对人类生存环境带来的负面影响,亟待寻找一种轻质、高吸收性能、宽吸收频带的新型吸波材料。传统单一吸波材料吸收频带窄、吸收性能弱。但将磁损耗型材料与介电损耗型材料复合,可实现良好的阻抗匹配。阐述了电磁吸收的基本原理,并对目前国内外最常见的几种新型复合吸波材料的研究进展及发展前景进行了介绍。通过对导电聚合物复合吸波材料、生物质衍生碳基复合吸波材料、磁性金属复合吸波材料等新型材料的合成方法、结构、优缺点、吸波性能的总结。为研发吸收性能强、吸收频带宽、厚度薄、质轻的高效宽频吸波材料提供参考。