高功率超宽带组合天线的设计与实验

为满足高功率纳秒脉冲的发射需求,设计了一种适用于高功率微波的超宽带组合天线,对比了将点馈式巴伦和直馈式巴伦应用于高功率超宽带组合天线后天线的驻波曲线和表面电场分布情况,分析了组合天线阻抗与尺寸的关系,利用Klopfenstein阻抗渐变线降低反射,利用可调平板调整天线磁偶极子面积以提升天线低频性能,并通过驻波测试实验加以验证。在此基础上,进行了高功率微波实验,在全底宽3 ns、峰-峰值121 kV、中心频率329 MHz高功率双极脉冲的激励下,可实现功率容量73 MW,有效电压增益1.97。

95GHz回旋管内置准光模式转换器仿真设计

高功率毫米波回旋管输出的高阶模式不利于空间传输,必须进行模式转换。由于不便采用波导模式转换器,因此对内置准光模式转换器进行了研究。内置准光模式转换器由Vlasov辐射器、准抛物柱面镜和相位修正镜组成。基于标量衍射理论和KSA算法,编制了数值模拟程序,设计了相位修正镜。计算分析了参考平面处的场分布,表明该准光模式转换器的标量转换效率大于98%,矢量转换效率大于93%。计算结果表明,该方法可以高效地指导准光模式转换器的设计。

L波段高功率波导缝隙阵设计与数值模拟

设计了一种基于宽边纵缝驻波阵的高功率射频微波辐射系统,系统由四路矩形波导以及聚四氟乙烯天线窗组成。天线内采用真空绝缘实现天线高功率容量,天线窗真空侧采用周期刻三角槽技术抑制高功率微波介质表面击穿。在波导缝隙阵与天线窗之间设计支撑板,除支撑天线窗外还可抑制表面波电流。采用HFSS数值模拟软件对辐射系统进行了优化设计。数值模拟结果表明,设计的辐射系统在频率为1.575GHz时,增益为22.7dBi,天线口径效率为98.3%,反射系数为-25dB,带宽达到5%,带宽内天线增益波动小于等于0.4dB、天线口径效率大于等于98%、主瓣指向偏差小于等于1.2°。系统功率容量达到1.92GW。

一种高功率微波金属片波导移相器设计与特性分析

设计了一种高功率微波矩形波导移相器,在矩形波导中平行于电场放置金属片,沿波导宽边移动金属片,实现波导内的可变相移。通过优化设计波导和金属片的结构尺寸可实现0~360°相移,通过优化设计金属片过渡匹配结构可实现较低的插损。设计波导内为全金属结构,不存在介质材料,采用真空绝缘可以承受较高的功率传输。设计了中心频率为9.4GHz的金属片波导移相器,移相器最大插损小于0.2dB,功率容量设计达到64 MW。实验测试,移相器最大插损小于0.5dB,相频曲线呈线性关系。

毫米波赋形偏馈双反射面天线技术

为了实现一种具有高口面辐射效率、斜波束出射能力的口径天线,采用几何光学方法设计了一种偏馈双反射面天线.天线主反射面采用赋形设计,副反射面的设计过程中采用Snell定理作为约束条件.通过理论公式、数值模拟仿真和实验测试研究,实现了一种出射波束口径为110 cm、天线口面场分布为抛物形分布、波束出射方向与竖直方向成20°夹角的赋形偏馈双反射面天线.在中心频率95 GHz下,实测天线增益为59.7 dB,第一副瓣电平为-19dB,天线口径效率达到78%.

1.2kW C波段固态高效率GaN微波源研制

针对传统大功率Si,GaAs固态微波源效率低和高温度性能差的不足,采用导热系数优良的宽禁带GaN单元功放模块集成、低损耗同轴波导径向空间功率合成方法,研制出一种1.2kW全固态C波段高效率宽禁带GaN微波源。实验结果表明:该方法实现了大功率固态微波源高效率及连续长时间高温风冷散热运行,系统安全可靠。单路功放模块集成6位移相器,移相精度5.6°,增益35dB,输出功率大于31W。系统连续波输出功率1.2kW,总效率30%,谐波抑制-54.8dBc;杂散-63.69dBc,相位噪声-94.03dBc/Hz@1kHz。

95GHz准光模式转换器实验研究

介绍了采用95 GHz准光模式转换器将TE62模式转换为高斯波束的实验测试结果。准光模式转换器由螺旋切口的Vlasov辐射器、一个准抛物柱面反射镜和两个相位修正镜组成。将半径5.62 mm圆波导内的TE62模式转换为束腰直径22.4 mm的高斯波束。实验采用毫米波天线近场扫描测试系统测试,实验结果表明标量转换效率大于97%,矢量转换效率大于88%。

X波段高功率微波一维相扫漏波天线阵

研究了一种可一维相扫的X波段高功率微波漏波天线阵,该天线阵由高功率微波功分网络、移相器和漏波平面阵组成。漏波平面阵由8个矩波导漏波线阵组成,增益29.6dB,口面效率70%,设计功率容量0.91GW;功分器网络采用圆波导TM01-双矩波导TE01模式变换和串列式矩波导功分器形式,输出端口间的不平衡度小于1.6dB,设计功率容量1.1GW;移相器采用侧壁簧片弯进改变矩波导宽度,实现0～360°移相,单路功率容量150MW。整阵相扫性能的全波仿真分析结果表明,在主瓣增益下降3dB的情况下,扫描角度可达到±40°。

双负媒质结构改善Ku波段天线辐射特性

基于负介电常数和负磁导率产生原理,采用金属细线和裂环谐振器结构,针对12.5GHz频率开展双负媒质结构设计.通过特殊边界条件下犛参数计算以及Nicolson-Ross-Weir方法,完成等效参数的提取,获得介电常数、磁导率、折射率实部均为负值,且折射率接近于0的左手材料特性.将双负媒质结构加载于Ku波段圆锥喇叭口面进行仿真优化,提高天线增益2.17dB,在11～13GHz频带范围内,加载天线的增益均有所改善.实验结果表明,口面加载双负媒质结构后,天线增益提高1.51dB,后向辐射减小5.7dB,辐射特性获得了明显改善.

95GHz TE03模回旋管内置渐变波导设计

在耦合波理论的基础上,结合波导渐变曲线给出了普适高阶渐变波导设计方法,研究了95GHz回旋管内置TE03模式改进Dolph-Chebychev渐变波导。采用编制的数值计算程序进行优化,得到了可靠的最优几何参量,设计出了紧凑的95GHz渐变波导。经全电磁场仿真验证,该内置渐变输出结构对杂模的抑制达30dB,满足设计要求。回旋管的热测实验中测出的模式样图表明,所设计的内置渐变波导有效地实现了回旋管内径变化。该方法可以高效地指导高阶过模圆波导渐变结构的设计。

L波段紧凑型高功率微波功率分配器优化设计

针对高功率微波系统对馈电网络轻重量和小体积等小型化要求,提出一种工作在L波段的紧凑型同轴TEM到4路矩波导TE10的功率分配器。本文首先给出了紧凑型功率分配器的结构,并在同轴传输线中加入"十"字金属杆抑制角向高阶模反射,之后对功率分配器的几何参数进行了全局优化设计,使得在工作频点1.575 GHz时,每路输出端传输系数为-6.2 d B,各阶模式反射均低于-20 d B;通过对模式变换器内的电场幅值分布进行分析,设计功率容量可达到7 GW,且具有非常紧凑的体积,轴线长度仅约0.2 m。

一种C波段全固态大功率GaN微波源研制

采用带6位移相器功能、输出功率大于30W、增益45d B带6位移相器功能的C波段固态单元Ga N功放模块,通过高效率同轴波导径向空间功率合成方法,研制高功率高效率固态C波段Ga N微波源,该微波源具有高频、高功率、高效率、高热导率、高可靠、体积小、重量轻等优点。设计举例:研制一种新型大功率C波段全固态Ga N微波源,其输出功率(CW)1.2k W、总效率30%、谐波抑制-54.8d Bc、杂散-63.69d Bc、相位噪声-94.03d Bc/Hz@1k Hz、移相精度5.6o、同轴波导径向空间功率合成效率95%。

扇形波导谐振宽边纵缝的归一化电导

扇形波导可作为高功率微波圆柱共形波导缝隙阵天线的基本单元。分析了扇形波导中主模场分量,根据实际情况对主模场进行了合理近似。采用互易定理推导由波导主模横向场分量和缝隙场分量表示的波导场分量的前向或后向散射系数。根据波导传输线理论,将波导宽边纵缝等效为并联导纳,再根据波导边界条件得到扇形波导宽边谐振纵缝的归一化电导与波导散射系数之间的关系式。根据缝隙天线与振子天线的互补关系得到扇形波导谐振缝隙的辐射阻抗,结合波导功率平衡关系得到由波导横向场散射系数表示的缝隙辐射功率表达式,得到归一化电导的与谐振宽边纵缝的偏移位置、缝隙宽度、波导波长以及扇形波导尺寸参数之间的解析表达式。给出了算例,在波导中间区域,通过商用软件计算得到的电导与理论公式结果基本吻合。

连续相位变化毫米波衍射天线

基于菲涅尔原理及卡塞格伦天线设计方法,设计了一种口面直径为200mm的卡赛格伦菲涅耳相位修正平面天线。天线采用连续相位修正方式,由一组同心菲涅耳相位修正圆环组成,与传统卡赛格伦抛物面天线相比,该天线具有平面化结构,大大减小了天线自身重量,天线辐射性能较离散相位衍射天线有大幅度提高。在95GHz频率下,采用物理光学法进行仿真计算,并采用近场扫描系统进行了天线性能测试,天线3dB波束宽度分别为0.95°及1.05°,天线实测增益为44.1dB,天线口面效率为65%。

法庭科学指纹鉴定几个关键问题的研究进展

指纹鉴定标准、指纹特征和指纹自动识别系统(automatic fi ngerprint identifi cation system,AFIS)均是指纹鉴定中重要的研究内容。近年来,鉴定结论概率化成为了鉴定标准的发展趋势,指纹特征研究也逐步从二级特征走向三级特征,进入到了更微观的领域。然而随着指纹大库的建立以及三级特征的研究,AFIS的发展面临一些技术瓶颈并亟待加入机器学习等新技术。因此,本文对以上三方面相关研究的最新成果展开综述,在总结指纹鉴定存在的问题的同时,对其未来的发展趋势作出几点展望,力求给指纹的研究提供新视野和新思路。

不同年代相近年龄人手指皱纹变化初步探究

目的通过不同年代20岁左右男性的十指捺印样本的手指皱纹观察,分析不同年代相近年龄人手指皱纹的变化趋势及其可能原因。方法收集四个不同年代20岁左右男性十指指纹捺印样本370份。观察并统计十指指纹捺印样本的每个手指皱纹条数,计算出不同年代的手指皱纹的出现率和平均皱纹条数。结果四个不同年代年龄在20岁左右男性的手指皱纹出现率及皱纹平均条数随着年代的推移,呈现出显著增加的现象。结论随着年代的推移,人们的精神状态和身体健康状况发生了变化,并且在人的手指上以皱纹这种生物学特征增多的形式表现了出来。

W波段基片集成波导缝隙阵天线的研究

介绍了一种低成本高效率的W波段4×4基片集成波导(SIW)缝隙阵天线。天线阵为双层结构,上层为辐射层,采用宽边纵向偏移缝隙驻波阵,可以实现高的辐射功率,下层为馈电层,采用SIW串联缝隙馈电方式,减小了传统功分网络带来的传输损耗和实现难度。对天线阵进行了优化设计,采用标准低成本PCB工艺制作了天线阵实物样品并进行测试。测试结果与仿真结果吻合较好,天线阵在94GHz时,最大增益为16.8dB,反射系数-30.1dB,-10dB带宽为92.6～96GHz,副瓣电平19.5dB,天线阵口径效率为83%。

EBG结构改善天线辐射特性初步研究

本文研究了高阻表面型EBG,其蘑菇形二维周期结构具有紧致特性,周期和单元尺寸远小于工作波长,非常适合于阵列天线设计,它的表面波抑制特性有助于改善天线性能。采用Mushroom-like EBG结构形式,针对12GHz频率完成初始结构参数选取,利用同轴探针模型给予验证。随后加载于波导缝隙阵列,采用HFSS模拟软件,通过优化设计,降低了方向图副瓣及后瓣,其中对第二副瓣和后瓣的抑制优于2d B,前向辐射也有所增加,达到了改善天线辐射特性的目的。

基于疏水性TiO_(2)纳米颗粒的悬浮液手印显现研究

利用偶联剂N-辛基三甲氧基硅烷(KH-318)对TiO_(2)纳米颗粒进行改性,制备表面改性的TiO_(2)纳米颗粒悬浮液,考察反应温度和反应时间对亲油化度的影响,使用光学显微镜考察在不同制备条件下改性疏水性TiO_(2)纳米颗粒悬浮液对手印显现效果的影响。结果表明,改性的TiO_(2)纳米颗粒悬浮液的疏水性在45℃反应2 h时最好,显现潜在手印的效果优异,可呈现出清晰的指纹三级特征。有机官能团通过Ti—O—Si化学键成功接枝到TiO_(2)纳米颗粒表面,且改性后的TiO_(2)纳米颗粒对潜在手印表面的脂类等物质具有良好的靶向吸附能力。改性的疏水性TiO_(2)纳米颗粒悬浮液的性质非常稳定,适合皮脂及油质等手印的高灵敏度显现,在化学及法庭科学领域具有较好的应用前景。

手印显现技术对DNA分析的影响研究进展

手印是案件现场中常见且重要的痕迹物证,近年来DNA则因其高度的个体差异性逐渐成为“新一代证据之王”,但二者均为人身同一认定的重要依据。尤其是在手印上常留有接触DNA,在用各类手印显现技术提取手印的同时应如何兼顾DNA的提取,成为当下法庭科学需要研究的热点问题。本综述根据显现原理的不同,分别讨论、比较和总结了物理方法、化学方法、物理化学方法和潜血手印显现方法对手印DNA分析的影响,分析了影响手印DNA分析的客观因素和主观因素,并对手印显现技术对DNA影响方面的研究提出一些展望,以期为一线现场勘查人员的实战及手印和DNA的研究提供参考。