Load Pull系统高频测试误差分析及新型测试方案

负载牵引(Load pull)测试系统是一个复杂的微波测试系统,在不同的频段有不同的实现方案以及测试误差。本文从Load pull系统及待测器件的固有特性出发,分析了系统高频测试误差产生的原因,并且提出了一种提高系统高频测试精度的新型测试方案。

基于Load-Pull系统的射频功率放大器的设计

射频功率放大器的设计一直是无线通信研究的热点,而关于它的设计方法也非常多样。基于实际搭建的Load-pull系统测试得到的数据设计实现了2.4GHz的GaAs场效应管的功率放大器。在没有大信号模型的情况下设计出的实际电路的输出功率为22dBm,功率增益为12dB,很好地实现了此GaAs场效应管的性能。相比其它传统的设计方法,Load-pull设计法简单、实用,能准确测试到场效应管的各项参数,简化了功率放大器的设计过程。

两种新的push-pull平衡的大数据量无线传感器网络数据分发算法

无线传感器网络中如何获得较低的通信代价同时在事件数据的push和pull之间实现更好的平衡是各种数据分发算法共同追求的目标.分析了目前已公认较好的两种典型的有结构和无结构的数据分发算法,指出了它们的优缺点.在此基础上,结合这两种算法使用的push-pull策略,针对不同应用环境下的无线传感器网络的ALL型查询的特定需求,提出了两种基于有结构和无结构存储模式相结合的混合型数据分发算法,分别是Hybrid-Dcs-Cn1(HDC1)算法和Hybrid-Dcs-Cn2(HDC2)算法.分析表明这两种算法在保证push-pull之间平衡的前提下解决了已有算法存在的热点问题:存储拷贝数多和查询性能低,能更好地适应传感器网络的特点,是两种能量高效的数据分发算法.

一种L波段300W GaN脉冲功率模块

随着第三代半导体GaN器件技术的不断发展,GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在电子系统中逐步得到了广泛应用。研制了一款小型化L波段300 W GaN脉冲功率模块。研发了满足高压脉冲工作条件的GaN HEMT芯片,采用负载牵引技术进行了器件大信号阻抗参数提取,并以此为基础设计了小型化匹配网络进行阻抗变换。基于高压驱动芯片和开关器件芯片设计了小型化高压脉冲调制电路。测试结果表明,在工作频率990~1130 MHz、工作电压50 V、脉冲宽度100μs、占空比10%下,功率模块脉冲输出功率大于300 W,功率附加效率大于53%,功率增益大于38 dB。功率模块尺寸为30 mm×30 mm×8 mm。

串联式锚定板抗拔承载特性及影响因素分析

为提高锚定板抗拔承载能力,设计串联式锚定板锚固系统。借鉴侧向受荷桩的“M”法,通过锚固系统受力平衡条件及位移连续性条件,提出串联式矩形锚定板锚固系统抗拔力-位移关系的理论分析方法。基于FLAC3D有限差分软件,建立锚定板锚固系统与土相互作用的数值模拟模型,进行埋设于黏性土中不同尺寸的方形锚定板抗拔承载力室内模型试验。结合室内模型试验及数值模拟结果,通过拟合分析,获得串联式矩形锚定板锚固系统抗拔力-位移关系的近似解析解,将3个工程案例中不同尺寸及埋深的锚定板抗拔力-位移的现场试验结果与理论分析及数值模拟结果对比,验证理论分析方法及数值模拟结果的正确性。探讨串联式方形锚定板锚固系统埋深及相邻锚定板间距对锚固系统抗拔承载力的影响。研究结果表明:当锚定板锚固系统埋深H<5b(b为锚定板边长)时,其破坏模式呈现浅埋锚定板的破坏特征;当埋设深度H≥5b时,其破坏模式呈现深埋锚定板破坏特征。对于串联式锚定板锚固系统,为避免相邻锚定板相互影响而降低锚固系统的抗拔承载能力,相邻锚定板间距应满足L≥3b。

超宽带高效率大功率放大器技术研究

宽带功率放大器是宽带通信、电子对抗以及雷达系统中核心、通用和高附加值部件。随着通信系统需求的不断提升,对于带宽更宽、效率更高、功率更大的功率放大器的需求已经迫在眉睫。基于氮化镓(gallium nitride,GaN)高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)设计了一款工作频率在0.46~3.9 GHz的超宽带功率放大器。首先对输入匹配进行优化设计,实现全频带内绝对稳定以及高增益放大;其次通过对目标频带内不同频点进行多次负载牵引设计,提取出高功率、高效率输出匹配阻抗空间,并应用4段切比雪夫阻抗变换器作为输出匹配拓扑,实现宽频带内的高效率和高功率输出。测试结果表明:在0.46~3.9 GHz的工作频带内,输出功率Pout>13.8 dBm,最高输出功率为24.1 W;全频带漏极效率(drain efficiency,DE)DE>50.1%,最高漏极效率为67.2%。仿真与实测结果吻合,为设计目前所需超宽带功率放大器提供了思路。

抗浮锚杆极限荷载现场试验及抗拔承载力预测

基于青岛某工程抗浮锚杆的极限承载力现场拉拔试验,对抗浮锚杆荷载-位移规律进行分析,明确“一锚多筋”型抗浮锚杆破坏形式、破坏机理,同时,采用三次多项式函数预测极限上拔位移下抗浮锚杆的抗拔承载力。研究表明:锚杆的荷载-位移曲线呈“缓变-陡升”型;锚-岩界面黏结强度较小,抗浮锚杆主要产生锚固体拔出破坏;规范公式预测值存在较大偏差。通过三次多项式函数的回归分析,杆体位移的误差控制在10%以内,且锚杆杆体位移小于20 mm时,预测精度最高可达97.4%。研究结果对该地层抗浮锚杆的设计与工程应用具有一定的参考价值。

6063铝/20钢管磁脉冲胀形连接工艺研究

为探究带集磁器结构的异种金属管材磁脉冲胀形连接新方法,分析了集磁器条件下电磁力分布和铝管的胀形连接行为规律,通过连接接头拉脱实验,研究了主要工艺参数对磁脉冲胀形连接效果的影响。结果表明:集磁器显著提高了铝管胀形区电磁力,铝管与集磁器工作区的搭接长度对铝管胀形变形影响较大,当搭接长度为集磁器工作区长度的1.5倍时,获得了最大的有效接触面积;在外管仅发生弹性变形时,碰撞压力与放电电压呈正相关,接头抗拉脱载荷随放电电压增大而增大;在相同条件下,接头抗拉脱载荷随着径向间隙的增大呈现出先增大后减小的变化趋势,当放电电压为17 kV、径向间隙为4.0 mm、搭接长度为15 mm时,接头抗拉脱载荷最大,达到5021 N。

不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能

钢筋与橡胶混凝土之间良好的粘结性能,是橡胶混凝土工程应用的基础。为研究不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能,对钢筋橡胶混凝土试件进行不同加载速率(0.01~1 mm/s)下的中心拉拔试验,分析加载速率、橡胶替换率及钢筋直径对钢筋与橡胶混凝土粘结性能与破坏状态的影响。试验结果表明,钢筋直径对拉拔试件的破坏方式影响显著,钢筋直径18 mm的试件发生劈裂破坏,钢筋直径14 mm的试件发生钢筋拔出破坏。此外,加载速率对粘结滑移曲线中的关键参数值也有显著影响。通过理论分析提出了不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土粘结滑移关系计算模型,模型评估结果表明新建立模型的计算结果与试验结果吻合良好,可以用于预测不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土之间的粘结滑移关系。

复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心节点拉拔性能试验研究

对3种复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心节点试件(腹板半穿心节点试件AJ1、腹板-翼缘半穿心试件AJ2和腹板-横隔板半穿心节点试件AJ3)进行了拉拔试验,探讨了节点的破坏形态和拉拔性能。结果表明试件AJ2、AJ3的承载力比试件AJ1分别提高了14.2%和13%,表明内外钢管间设置横向水平半穿心构件有利于改善节点抗拉传力机制并可明显提高其抗拉承载力。为进一步研究半穿心构件对节点拉拔性能的影响,进行了纯钢梁翼缘节点试件AJ1-R、AJ2-R、AJ3-R的拉拔试验。结果表明,3种半穿心节点试件AJ1、AJ2、AJ3的极限荷载较纯翼缘节点试件AJ1-R、AJ2-R、AJ3-R分别提高了60.1%、22.7%、73.8%,初始刚度提高约2倍;半穿心腹板为主要传力构件,保证了节点具有较强的承载能力和抗拉刚度;半穿心翼缘能直接传递梁柱之间拉力,而半穿心横隔板有利于发挥斜向腋板传递拉力的作用,达到与半穿心翼缘相当的承载能力,且能较好地保证核心区混凝土的密实性和节点变形性能。

基于格构模型理论的单纤维拉拔试验建模及仿真

水泥基材料的单纤维拉拔试验对测试仪器要求较高,试验操作难度大,很多实验室不具备测试能力。针对该问题,采用格构模型理论建立模型,基于分段步进式方法,对单纤维拔出过程进行数值仿真,得到纤维拉拔荷载-位移响应曲线。通过文献中的试验数据对模型进行验证,发现该模拟方法可以模拟单纤维拉拔过程及荷载-位移曲线。进一步,通过模型研究纤维方向、弹性模量和水泥-纤维界面黏结强度对于拉拔荷载-位移响应曲线的影响。模拟结果可用于研究不同边界条件下各种因素对试验结果的影响,计算工程水泥基复合材料单裂缝桥接关系,为高韧性工程水泥基材料设计提供参考。

三向土工格栅加筋道砟界面宏细观特性离散元研究

为研究拉拔荷载作用下格栅-道砟界面宏细观力学响应,基于离散元数值模拟,建立三向土工格栅加筋道砟的拉拔试验数值模型,揭示了格栅轴力及格栅分段应变的发展规律、拟合分析统计区域颗粒间法向接触力的演化。研究结果表明,拉拔荷载主要由格栅前端横肋承担,道砟间接触力及各向异性演化决定颗粒间宏观力学性质。

全长灌浆锚固系统在不同加载历程下的抗拔性能响应特征分析

依托“深坪锚索综合试验项目”的23根全长灌浆锚索的49次拉拔试验数据及结果,对试验锚索在不同拉拔试验方法下的试验结果进行横向和纵向对比分析,探讨了锚固长度、蠕变率以及加载历程参数与全长灌浆锚固系统抗拔性能间的关系,分析了拉拔过程中抗拔刚度的变化规律,并基于锚固界面剪切刚度不断劣化的推论,对全长灌浆锚固系统的循环加、卸载过程进行了模拟。结果表明,锚固系统的抗拔性能主要受拔出力和锚头位移两个指标控制,一味地增加锚固长度并不能有效地增加其抗拔性能;按蠕变率大于2.0mm的蠕变稳定指标来判定锚固系统是否达到破坏状态是更为稳妥和有效的方法;随着试验次数、试验总用时、所经历循环次数的增加,锚固系统在较低的荷载水平下抗拔性能会相应的提高,而在较高的荷载水平下其抗拔性能却在降低;全长灌浆锚固系统在拔出过程中会产生较大的塑性损伤,其抗拔刚度会逐渐劣化;在循环拉拔荷载作用下的锚固系统的模拟计算中,采用不断劣化的锚固界面剪切刚度进行计算,能够较好的刻画出循环加、卸载过程及塑性滑移过程。

锚杆锚固界面抗拔承载特征分析

针对锚杆拉拔过程锚固界面的承载特性问题,本文基于锚杆的受力破坏机理,建立了能描述锚杆杆体-砂浆界面历经弹性、塑性软化及开裂滑移的三段非线性函数模型。采用荷载传递理论,对拉拔荷载下锚杆的全历程承载特性进行了分析,并通过与现场试验对比分析验证了模型的合理性。结果表明:(1)弹性区侧阻力沿深度方向呈双曲函数分布,塑性软化区侧阻力非线性软化至残余剪切强度;滑移区侧阻力均匀分布;(2)拉拔过程中,随着拉拔荷载的增大,P-s关系图由直线向曲线转变,相同荷载增量下,位移增量变大,理论预测与实测结果较吻合。

钢拉杆与混凝土黏结锚固抗拔有限元分析

大连湾海底隧道北岸浅埋段采用混凝土墩与钢拉杆作为防撞结构措施,由于施工场地条件的制约,钢拉杆的锚固长度受限。基于相关文献中的钢筋混凝土黏结锚固性能试验数据结果,分析了钢筋与混凝土之间的黏结滑移本构模型,确定了主要影响参数及取值。结合现有规范设计要求与海上施工条件,应用有限元软件对钢筋与混凝土黏结滑移进行数模分析,并与已有试验结果数据对比,优化钢拉杆锚固长度与锚固形式,进一步合理化设计方案。应用有限元软件计算的结果与试验结果基本一致,可为类似工程设计及后续研究提供借鉴。

一种新型大吨位单桩抗拔试验快速连接装置的研究与应用

针对传统大吨位灌注桩竖向抗拔静载试验存在耗材大、造价高、效率低、工作量大、安全风险大等问题,论文提出了一种新型大吨位基桩抗拔静载试验快速连接装置。该装置主要由抗拔拉杆、抗拔护筒等部分组成,试验前对装置的抗拔拉杆和抗拔护筒进行强度校核验算。通过在广州白云某工程项目大吨位抗拔静载试验的实际工程应用,试验表明该快速连接装置可大幅度降低大吨位抗拔静载试验的耗能耗材,适应性强,灵活性高,降低了基桩抗拔静载试验前准备工作的工作量,从而提高了检测、施工效率。

基于数值模拟的抗拔桩力学性能研究

基于FLAC3D有限元软件,分别对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟,对比研究两者的荷载-位移规律,主要分析桩体弹性模量和侧摩阻力折减系数的影响。研究结果表明:桩体弹性模量越大,抗拔桩桩顶位移量越小,但弹性模量不会影响抗拔桩的极限承载力;托底抗拔桩和普通抗拔桩的荷载-位移曲线相似,但托底抗拔桩会显著降低桩顶位移,差异在于两者的荷载传递方式;抗拔桩的荷载作用存在一个区间,为极限承载力的14%~82%,此区间内托底抗拔桩相比普通抗拔桩桩顶位移减少比例基本不变。

交变载荷下绝缘拉杆用GFRP电树枝劣化特性

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)现场调试或运行过程多次发生绝缘拉杆内部击穿问题,影响工程投运与设备可靠性,迫切需要探明故障机理。该文选取GIS断路器绝缘拉杆用玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(glass fiber reinforced epoxy resin composite,GFRP)为研究对象,通过计算分、合闸下绝缘拉杆主应力分布特性,设置交变载荷下电树枝劣化实验条件,研究不同交变载荷对GFRP内电树枝生长特性影响规律。结果表明,相较于单一载荷,交变载荷条件下GFRP中电树枝生长速度加快,平均击穿时间降低,击穿概率增大。基于复合材料力学仿真发现交变载荷下GFRP内树脂-纤维界面处会出现较大的应力集中,局部应力损伤已达到失效的临界值。综上,交变载荷下绝缘拉杆纤维-树脂界面机械损伤与绝缘劣化交互演进是造成绝缘击穿的主要原因,也可作为试验考核与结构设计的改进依据。

循环荷载作用下抗浮多铃型扩体锚杆拔出模型试验

为研究地下水位变动导致锚杆抗拔性能劣化的原因,提高扩体锚杆在抗浮过程中的锚固性能,首先,通过单次拉拔试验,得出不同埋深情况下多铃型扩体锚杆拔出过程中承载性能的变化情况;然后,根据单次拉拔试验得出的抗拔极限承载力进行循环试验,在不同循环荷载比、循环次数和循环频率下,探索多铃型扩体锚杆承载性能演化机制;最后,利用图像粒子测速法(PIV)分析周围土体变形机制,得出单次拉拔及循环荷载作用下周围土体位移的变化特性。结果表明:铃型扩体锚杆拔出过程中轴力-位移曲线大致分为弹性、震荡和破坏3个阶段,且随着埋深增加,锚杆的抗拔极限承载力和土体位移逐步递增;在循环荷载作用下,增加循环荷载比、循环次数以及循环频率均会降低锚杆锚固性能。

挤扩支盘桩抗拔性能试验研究

于奥运地铁支线某车站建设现场进行了挤扩支盘桩抗拔性能试验,并对试验过程和试验成果进行了总结和分析,归纳出试验中应注意的问题和解决方法;依据本次竖向抗拔静载试验数据,分析了挤扩支盘抗拔桩在承受上拔荷载时的轴力传递、侧阻力发挥和支盘阻力特征,表明抗拔桩在承受拉升荷载时的承载机理与抗压桩存在不同,通过对试验结果的分析讨论,揭示了该地区土层和支盘阻力的取值特点,对该地区同类基桩的设计、施工和深入研究具有借鉴意义。