用于高功率微波系统的全介质透镜阵列天线

为了实现透镜阵列天线所需的移相范围,设计了两种不同的单元结构,通过优化参数,在保证良好的传输幅值的基础上实现相移范围的互补。为了探索在高功率微波系统应用,对两种单元的功率容量也开展了详细研究。在无限周期情况下,随着单元尺寸变化,单元功率容量范围为1.08~19.37 MW;通过研制口径为315 mm×315 mm的透镜天线来构建有限周期条件,并仿真计算得到该天线最大功率容量为226.553 MW,功率密度可以达到2283.23 W/mm^(2),并且该天线在中心频点10 GHz处峰值增益可达到29.37 dBi,口径效率为62.43%,副瓣电平约为-21.54 dBi。结果表明所提出单元的有效性与正确性,也说明设计的透镜阵列天线不仅具有良好的辐射特性,同时具有MW量级的功率容量。

基于空间馈电的高功率波束扫描螺旋透射阵列天线设计

传统的透射式空馈阵列存在功率容量低的缺点,不能直接应用于高功率微波领域。现有的高功率空馈阵列布局不够灵活,波束扫描速度较慢,不能充分发挥空馈阵列在系统集成方面的优势。提出并设计了一种新型的采用空间馈电的螺旋辐射单元,并构建了一种透射式空馈螺旋阵列天线,通过控制单个螺旋旋转可以实现二维波束扫描,在设计上更加灵活,可根据实际应用需求调整阵列布局,符合高功率微波天线紧凑化、模块化的发展趋势。仿真设计了包含324个单元的透镜阵列,数值模拟结果表明,单元反射系数S11≤-20 dB,功率容量0.35 MW,阵列口径效率0.68,可在±45°范围内扫描,最大增益下降3 dB。

国外高功率微波武器发展研究

高功率微波武器能干扰或损坏敌方重要传感器,毁坏关键电子元器件,对雷达、导航、通信系统、战场感知系统等武器装备有很大威胁,是信息对抗中的重要攻击武器。目前,高功率微波武器技术已成为国际上的一个研究热点,也是正在发展中的一项新概念武器技术,美国、俄罗斯、欧洲防务局等都很重视高功率微波技术的研发和应用。目前,美国在高功率微波源、高功率微波发射和传输、高功率微波效应和防护研究方面处于领先,在高功率微波弹头小型化、波束精确控制方面取得重大突破。俄罗斯在重复频率脉冲功率源和高功率微波产生技术方面处于领先。本文主要对美国、俄罗斯、欧洲防务局高功率微波武器发展情况进行了跟踪研究。

应用压力监测技术高功率射频消融治疗心房颤动的效果

目的探讨应用压力监测技术采用高功率短时程(HPSD)射频消融模式治疗心房颤动的疗效及安全性。方法行低功率长时程(LPLD)模式射频消融的房颤患者60例为对照组,采用HPSD模式射频消融的房颤患者60例为研究组。两组均采用损伤指数(LSI)控制每个消融点终点,前壁和底部LSI 4.5~5.5,后壁和顶部LSI 4.0~4.5,观察两组双侧肺静脉电位一次性单圈隔离率、手术时间、X线曝光时间、并发症发生率、1年手术成功率。结果两组均能达到手术即刻成功,研究组肺静脉电隔离(PVI)一次性单圈隔离率略高于对照组,但差异无统计学意义(P>0.05);研究组手术时间显著低于对照组(P<0.01);研究组透视X射线剂量显著低于对照组(P<0.05);两组在房颤射频消融术后空白期内复发的比例较高,研究组空白期内复发率略低于对照组;随访6个月,1年复发率明显下降,但两组比较无统计学差异(P>0.05)。两组均无严重并发症。结论HPSD房颤消融模式可明显缩短手术时间,提高手术效率,减少X线曝光时间,且安全有效。

高功率微波大口径相控阵天线拍波辐射方法研究

相控阵天线是未来高功率微波辐射系统的重要形式之一,是当前研究的热点。为了获得超高等效全向辐射功率,高功率微波天线均为大口径形式。而大口径相控阵天线在辐射高功率微波拍波过程中,存在波束分裂、增益下降问题。针对该问题,本文提出了一种大口径相控阵天线拍波辐射结构,采用“子阵-面阵”两级馈电形式,解决了拍波辐射过程中波束分裂问题,有效提高了高功率微波系统的综合性能。该方法极大地节约了移相器数量,节省了系统成本,降低了系统复杂度,有利于实现高功率微波系统的小型化,提高系统的可靠性。

一种三维集成的Ku波段高功率T/R模块

基于硅基微电子机械系统(MEMS)三维(3D)异构集成工艺,设计并制作了用于相控阵天线系统的三维堆叠式Ku波段四通道高功率收发(T/R)模块。该模块由两层硅基封装堆叠而成,层间采用球栅阵列(BGA)植球堆叠,实现模块小型化;采用高低阻抗匹配建模,保证低损耗输出,采用导热垫加微流道散热板达到了良好的散热效果,实现模块高功率输出;对模块的微波垂直互连结构和散热进行建模和仿真。测试结果表明,在14~18 GHz内发射通道饱和输出功率大于40 dBm,接收通道增益大于21 dB,噪声系数小于3.5 dB,模块尺寸仅为14.0 mm×14.0 mm×3.3 mm。该模块在兼顾高集成度的同时性能指标得到了进一步提升。

一种基于嵌套结构的锁频锁相高功率微波振荡器仿真研究

高功率微波(HPM)产生器件通过增加慢波结构的过模比使得功率容量显著提高。嵌套型结构让过模器件的空心结构或内导体结构得到使用,同时嵌套型器件的低阻抗使得其与低阻脉冲功率源能良好匹配。基于内外嵌套结构提出了一种锁频锁相高功率微波振荡器。相对于传统的锁频锁相方法,提出了基于耦合波导实现锁频锁相的新方法。内外相对论速调管振荡器(RKO)产生的微波信号通过耦合波导泄漏到高频结构中,对电子束进行预调制,从而实现锁频锁相。另外,为实现内外高功率微波通道合成,设计了双通道功率合成器。在振荡器的工作频点,功率合成器能弥补振荡器两输出通道相位差,使得功率合成效率提高,合成效率为98.3%。在二极管电压575 kV,磁场强度0.6 T条件下,内外RKO的微波输出功率分别为2.2 GW和3.2 GW,频率差波动小于20 MHz,相位差稳定在10°附近;加载双通道功率合成器,仿真结果表明,微波输出功率为5.31 GW,功率效率32.2%。结果表明,嵌套器件在互锁状态时,振荡器饱和时间缩短,输出功率增大。

脉冲宽度对高功率微波阵列天线辐射特性的影响

为了研究馈入脉冲波形的脉冲宽度(脉冲半高宽)对高功率微波阵列天线辐射特性的影响,以L波段(1.575 GHz)高功率微波波导缝隙阵列天线为例,首先从理论分析、数值仿真方面研究不同馈入脉冲波形脉宽对阵列天线辐射增益和辐射脉冲脉宽的影响,然后根据仿真模型加工制作了一款由4根波导组成的宽边纵缝阵列天线,并将波导缝隙阵列天线结合功分网络与吉瓦级微波源(高功率微波磁控管)连试,开展了高功率微波辐射实验。数值仿真结果表明,当馈入的L波段微波脉冲脉宽约为10 ns时,阵列天线辐射增益比连续波馈入时的增益减小2.2 dB,脉宽展宽2.6 ns;当馈入脉冲波形脉宽约为15 ns时,阵列天线时域增益比连续波馈入时的时域增益减小1.5 dB,脉宽展宽1.9 ns。高功率微波实验结果表明,与辐射场脉宽为9.6 ns的高功率微波相比,辐射场脉冲脉宽为15.65 ns的高功率微波功率密度提升了3.1 dB。

浅析美国高功率微波效应研究动态

简要介绍了美国国际高级研究计划局(DARPA)发布的“波形捷变射频定向能(WARDEN)”项目、空军研究实验室公布的《定向能和基地防御》和《定向能未来2060-美国国防部定向能技术未来40年远景》报告,重点分析了“WARDEN”项目、《定向能和基地防御》和《定向能未来2060-美国国防部定向能技术未来40年远景》报告中的高功率微波效应研究动态,分析归纳了当前美国高功率微波效应研究进展和研究重点是“深化无人机和巡航导弹高功率微波后门扰乱效应机理,提升高功率微波武器系统对无人机和巡航导弹的攻击距离”,这些结论可为我国高功率微波效应研究提供重要参考。

Ka波段星载高功率波导隔离器功率耐受失效分析

Ka波段星载高功率波导隔离器在进行真空下功率耐受试验时发生故障,经过排查定位为所使用的粘接胶层过量释气,形成局部低气压环境而引起击穿放电失效。根据此隔离器的结构特点,进行了失效分析,确定隔离器的失效原因并进行故障复现,为后续工艺改进提供了指导,提高了星载高功率波导隔离器质量的可靠性。

高功率载荷卫星供配电系统安全性设计及在轨验证

卫星供配电系统一旦发生短路或断电等故障,可能造成整星失效的灾难性后果,卫星供配电安全性是在轨可靠运行的基本保障条件。针对某承载高功率高压载荷卫星的供配电高风险的特性,采取了平台载荷双独立母线、蓄电池组放电过压保护、限流保护、卫星放电开关安全控制等多种安全性设计措施,确保卫星能源安全。卫星在轨运行情况表明,卫星供配电在轨状态稳定可靠,系统安全性良好。

高功率微波电磁脉冲对铁路PCB类设备的危害影响及防护措施研究

随着我国铁路朝着电气化和信息化方向不断发展,各种由精密PCB设计集成的电力电子设备广泛应用于各种强弱电系统,当这些设备遭受高功率微波等强电磁脉冲武器照射攻击时,若自身防护能效不足,则会导致设备出现异常状态,直接或间接地影响行车安全。文章通过建模仿真分析高功率微波电磁脉冲对铁路PCB设备的辐射影响和危害评估,并从工程角度提出了一些针对铁路PCB设备应对强电磁冲击的防护建议。

一种高功率微波宽带紧耦合偶极子阵列天线

提出了一种新型高功率微波宽带紧耦合偶极子阵列天线。在常规的紧耦合偶极子阵列天线的基础上,该阵列天线通过采用全金属结构设计、天线匹配层和密封层一体化设计以及调节天线结构的手段,获得了宽带高功率性能。仿真结果显示,在0.8~4.0 GHz的范围内,天线未扫描时的驻波比小于2;在16 mm×32 mm单元尺寸内和1个大气压的SF6气体中,功率容量达到0.12 MW;以该单元天线组成10×10阵列,100个单元总尺寸仅为160 mm×320 mm,在1个大气压的SF6气体中,功率容量可以达到12 MW,另外,该天线可实现45°的宽角扫描。该阵列天线的提出为实现高功率微波宽带天线的宽频带、大角度扫描、紧凑化、小型化以及低剖面化提供了参考。

低功率与高功率经尿道前列腺钬激光切除术治疗前列腺增生症的效果分析

目的分析低功率与高功率经尿道前列腺钬激光切除术治疗前列腺增生症的效果。方法将80例前列腺增生症患者随机为高功率(High Power,HP)组和低功率(Low Power,LP)组,每组40例。两组均采用双层面钬激光切除术,高功率组设置高能量激光,低功率组设置低能量激光。比较两组手术时间、剜除时间、血红蛋白水平、剜除组织重量、膀胱冲洗时间和术后住院时间等,记录围手术期不良事件发生率,比较术后6个月随访结果。结果手术时间和激光使用时间HP组明显短于LP组,激光使用能量HP组强于LP组,差异均有统计学意义(P<0.01)。剜除组织重量、术后血红蛋白下降、输血、术后膀胱冲洗时间和术后住院时间HP与LP组差异无统计这意义(P>0.05)。不良事件发生率LP组为2.50%,LP组为5.00%,差异无统计学意义(P>0.05)。Q max、IPSS评分HP组和LP组均较术前有明显改善,随着观察时间的延长,IPSS持续下降,Qmax持续上升,但改善幅度HP组和LP组组间差异无统计学意义(P>0.05)。QOL评分HP和LP组术后与术前相比差异有统计学意义(P<0.01),但改善幅度HP组和LP组组间差异无统计学意义(P>0.05)。结论低功率与高功率经尿道前列腺钬激光切除术治疗前列腺增生症具有相似的手术效果和安全性。

基于反向传播神经网络PID的高功率微波炉温度控制

针对现有10 kW高功率工业微波炉,采用继电器作为控制执行器,在使用传统控制方法加热时,温度存在较大超调和明显振荡,系统温度稳定性较低,为解决上述问题将反向传播神经网络PID(BPNNPID)控制引入到该装置微波加热温度控制中,并以自来水为加热对象进行仿真对比与实验验证。首先,利用现有输入输出实验数据,建立工业微波炉温度控制模型;其次,运用MATLAB/SIMULINK搭建高功率工业微波炉温度控制系统并进行仿真对比实验;最后,实验验证BPNNPID控制方法在加热5 kg自来水时工业微波炉的温度控制性能,实验结果表明,较常规PID、模糊PID控制,该方法在微波加热过程中对媒质温度控制超调更小且未发生明显温度振荡,有效改善了高功率工业微波炉工作时的系统温度稳定性,有助于提高产品质量和安全性能。

高功率化学电源体系发展及军事应用分析

在全面电动化的背景下,各类电子产品应用的时空域快速转变对所配备的电池供电能力提出了更为苛刻的工况和环境适应要求,亟待发展充电时间短、小体积大电流输出的电源系统。本综述对近年来受到广泛关注的高功率化学电源体系在大倍率充放电领域的进展进行了梳理,包括锂离子电池、钠离子电池、赝电容电容器、离子型电容器(锂/钠/钾离子等)、铅炭电池等,分别从电极材料、电解质调控和电池结构等角度出发,重点分析了当前影响各电源体系在其功率性能方面的发展瓶颈、能力水平以及亟待突破的关键技术,并对其在低温启动、动力供电和脉冲响应等军事应用领域及所增益效能进行了分析研究。综合分析表明,针对不同的应用场景,为进一步遴选性能更好、更匹配的化学电源体系服务于装备的迭代升级和应用创新,通过构筑高稳定性和导电性的电极材料,宽温域、高电导率的电解质材料和改良电池结构从而减小内阻的途径,显著提升功率性能,并明确提出高功率电池存在最佳工作区间和最优工作策略的问题,尤其是在大电流充放电和脉冲工况下,这对于后续如何根据实际工况用好电池具有借鉴意义。有望在提升各化学电源体系的功率性能的同时,以最佳的系统管控方法和应用策略进一步提升电池的循环寿命、能量转换效率、安全性和可靠性,获得满足市场所需和军民急用的高功率电源产品。

3GPP R17高功率终端标准分析

为了提升5G网络上行覆盖范围和小区边缘用户的体验,包括运营商、网络设备、终端、芯片、器件厂商在内的整个移动通信产业链都在致力于提升移动终端的发射功率。重点分析了3GPP R17标准化工作完成的5G NSA、5G SA载波聚合和5G SA FDD模式下高功率终端的标准化解决方案和相关射频指标影响。

基于权重分析的高功率激光系统参数优化设计

文章研究了高功率激光远场传输特性,建立了衍射效应、大气湍流效应等多因素综合作用下的高功率激光远场性能通用模型,并结合外场实际应用情况,对该模型提出了一定修正建议。基于上述模型,通过定义评价指标参数权重因子,确定了高功率激光系统核心指标的设计方法与优化原则。仿真结果表明,激光光束质量和发射功率是决定远场激光功率密度水平的关键因素,其中光束质量的影响权重最高约30%~79%,需优先确定,且越接近衍射极限越好。发射口径权重值最低约4%~24%,对远场功率密度的提升效果相对有限,需综合系统其他功能如跟瞄性能进行权衡设计。最后通过实例分析,验证了指标权重因子设计的科学性,以及核心指标体系设计原则的正确性,对于高功率激光系统的工程化设计有重要的参考价值和指导意义。

一种高功率微波发射阵列天线设计和试验

设计了一种用于高功率微波发射的S波段波导缝隙阵列天线。采用耦合波导和馈电波导同层排布的方式减小了天线的剖面高度,通过耦合缝隙同向偏置,辐射缝隙按照一定规律排布补偿相位,实现了缝隙单元方向图同相叠加,对缝隙参数、功分器形式与功率容量的关系进行了仿真分析,并在天线内部充入0.1 MPa SF6气体,提高了天线的功率容量。仿真和试验结果表明,在6.7%带宽内,天线电压驻波比小于1.5,增益达到27 dBi,采用窄谱高功率微波源激励天线并进行了高功率微波发射试验,天线的发射波形与微波源的输出波形具有良好一致性,测试的微波源输出功率为2.67 MW。

辅助光对高功率掺镱光纤激光放大器受激拉曼散射效应的抑制作用

提出一种利用辅助光调控高功率掺镱光纤放大器中增益分布,以控制信号光的受激拉曼散射(SRS)增益、提高SRS阈值的方法.基于数值模拟分析了辅助光的波长以及辅助光和信号光的功率比例对放大器SRS阈值的影响规律.计算结果显示,通过引入适当波长和功率的辅助光可以有效提升放大器的SRS阈值.