新型微波暗室用耐功率吸波材料的回顾与展望

尽管有半个多世纪的使用历史,以聚氨酯(PU)和聚丙烯(PP)为代表的有机泡沫依然是微波暗室的主要吸波材料。新型吸波材料的研发进入了瓶颈期,功率耐受力在过去相当长的时间内没有显著的提升。另一方面,随着发射机功率的不断增大及尺寸不断缩小,输出功率密度越来越高,测量中的耐功率的矛盾愈发突出。在过去的二十余年里,超材料已经是电磁领域非常重要的话题,尽管性能上还存在工作带宽受限等缺点,仍然被认为是未来最有前途的电磁材料,有望成为耐功率暗室材料的继承者。文章首先综合评价了当下吸波材料的耐功率能力,在回顾材料耐高功率特性的仿真及测量研究方法的基础上,讨论了混合型吸波超材料、蜂窝类吸波超材料、含短切碳纤维吸波复合超材料的性能特点,展望了耐功率吸波材料的未来发展方向并提出建议。

基于横电磁波小室的IC辐射发射测试方法研究

集成电路(IC)的发展呈现出小型化和集成化的趋势,使得IC电磁辐射越来越强,准确测试出IC电磁辐射对于集成电路电磁兼容设计有重要意义。横电磁波(TEM)小室法是目前最常用的IC辐射测试方法,它使用方形测试板,测试四个角度(0°, 90°, 270°, 360°)的IC辐射值,然而IC电磁辐射具有角度效应,仅用四个角度无法准确测试出IC最大电磁辐射水平。文中基于TEM小室全波仿真模型,使用单根微带线,验证了角度对于IC辐射的影响。设计了基于STM32芯片的圆形测试板和方形测试板,利用TEM小室测试了不同角度、不同模式下的STM32芯片电磁辐射,测量结果证实了不同模式下圆形测试板的测试结果都要大于方形测试板,最大偏差达到16 d Bm,因此圆形测试板更能准确测出芯片的最大电磁辐射水平。

新型多维电磁特性可调控雷达角反射器设计方法研究

为了提高雷达角反射器的电磁特性模拟灵活度,提出了两种新型电磁特性可调控雷达角反射器设计:一种通过引入幅度调控结构加载电阻阻值随电压变化的PIN二极管改变反射系数幅度;另一种通过引入相位调控结构加载电容随偏置电压变化的变容二极管改变反射系数相位.以正方形三面角反射器为例进行仿真验证,通过对幅度调控结构进行空间调制实现雷达散射截面积(radar cross section,RCS)变化,且变化范围在30dBsm以上;通过对相位调控结构进行时间调制实现二维像偏移,在设定的成像场景下产生1.875 m的偏移距离.理论分析结果与全波仿真结果吻合较好,表明了本文分析方法的可行性.该研究方法将时空调制理论应用于雷达角反射器上模拟RCS可变、距离可变的目标,为其应用提供了更广阔的应用思路和背景支持.

层状各向异性地层中含环状天线槽随钻方位电磁波测井几何因子算法

本文基于感应测井中的几何因子与一阶Born近似理论,通过柱坐标系下耦合势Helmholtz方程三维有限体积法研究建立了各向异性地层中含环状天线槽的随钻方位电磁波测井几何因子.首先,通过引入环状电流源与径向磁偶极子源电磁场Green函数,并结合Green第二积分公式,推导出随钻方位电磁波测井仪器中环形电场和横向磁场微小变化与各向异性地层中水平和垂直电导率相对摄动量之间的关系,得到轴向和横向感应电动势微小变化量计算方法与柱坐标系中轴向和横向分量空间灵敏度函数(三维几何因子)表达式.在此基础上,进一步给出径向和纵向微分几何因子计算公式.然后,应用耦合势三维有限体积法确定发射线圈产生的感应电磁场以及环状电流源与径向磁偶极子源电磁场Green函数的数值解.最后,给出不同频率、不同倾角、不同各向异性系数等多种情况下该仪器的空间灵敏度函数与微分几何因子的数值结果,用于分析考查仪器的响应特征与空间探测能力.

基于毫米波雷达的生命特征信号探测技术研究

生命特征信号探测旨在对人体信号中含有呼吸、心跳等特征参数进行检测和提取,是监测人体生命健康的重要方法之一,在信号处理、医学工程等领域均有广泛的应用。本文对基于毫米波雷达的生命特征信号探测技术进行系统综述,从提取信号的角度出发,综述了将毫米波雷达技术引入生命特征信号探测领域之后的研究成果。首先,从毫米波雷达体制方面对现存雷达技术进行了论述。然后,简要介绍了对称三角波调制方法对生命信号进行检测,考虑到将检测到的生命信号进行特征分离,总结了三种弱信号提取算法并进行对比,重点分析了小波变换和经验模态分解两种方法的研究现状。最后,本文分析了毫米波雷达在生命信号探测领域存在的问题,并对今后可能的研究趋势进行了展望。

采用声电联合法的GIS局部放电定位试验研究

根据现有GIS局部放电在线检测定位技术中UHF法和超声波法的优缺点,提出了采用声电联合法的局部放电定位方法。通过在GIS装置中置入金属对地悬浮电位及自由金属颗粒模型的人工模拟缺陷方式进行了试验研究,并在变电站用声电联合定位法进行了实测。试验研究和现场应用情况表明,该方法同时检测局部放电的超高频和超声信号并对两类信号进行比较分析,能更加有效地排除现场干扰,实现运行中GIS局部放电信号的检测并对绝缘缺陷进行准确定位,特别是对于绝缘子附近的缺陷,通过确定绝缘缺陷所在的气室及其具体位置,提高了设备检修维护的效率。

GIS中局部放电电磁波的模式特性

超高频法(UHF)通过检测GIS中局部放电(简称局放)时产生的超高频电磁波信号实现局放检测,具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点,在GIS现场在线监测中得到了广泛的应用和关注。为进一步研究GIS中局放产生的电磁波特性,从局放源的激励特性出发,采用时域有限差分法(FDTD)进行仿真计算分析,着重研究了GIS中局放激励的电磁波模式分布特性以及各模式分量与局放源之间的关系。研究结果表明,GIS中局放激励的电磁波各高次模式中TE11(0°)、TE21(0°)、TE31(0°)模式分量为相应模波的主导分量,电磁波信号在φ为0°和180°处最强,且电磁波各模式分量的大小与局放脉冲波形、局放源位置、局放通道长度等因素之间具有一定的关系特性。

我国对流层波导环境特性研究

描述了我国对流层波导环境特性研究的方法和结果 .对于我国陆上大气波导 ,详细介绍了波导气候区的划分结果和这些地区大气波导随季节和月份的变化情况 .重点描述了我国海上蒸发波导的研究方法和研究结果 ,在叙述了利用海面气象数据得到我国海上蒸发波导特性参数的理论方法之后 ,说明了我国东海和南海的海区划分 ,给出了这些海区蒸发波导出现的概率、波导高度。

气体绝缘组合电器中局部放电特高频信号S参数特性仿真与实验研究

为了研究局部放电特高频信号在GIS中的传播和衰减变化特性，首先采用有限积分法对GIS中的S参数进行仿真研究，分别分析了经过不同数量盆式绝缘子后S参数的变化。同时，在实验室内搭建了一套252kVGIS局部放电实验平台，利用多个内置传感器检测了不同位置处的局放特高频信号，求解S参数并将其与仿真结果进行比较，得出的实验结果与仿真的幅值和波形均相一致，从而验证了仿真结果的有效性。最后，使用矢量网络分析仪测量了不同结构下的S参数，并对仿真模型进行进一步地细化和改变，得到的矢量网络分析仪的实验结果和仿真结果较为一致，进一步证明了仿真结论的合理性。结果和结论表明了单个盆式绝缘子对于特高频信号的衰减程度可到-3dB，绝缘子数量与衰减程度成正比关系。

JW-5型地下电磁波探测系统设计

JW-5地下电磁波探测系统是一种新型设备,它由数据采集系统和数据处理系统组成。数据采集系统包括井中发射机、接收机和地面收录控制器等;数据处理系统包括数据预处理、正反演和图形图像等模块。发射机发射宽频带程控扫频的脉冲信号,接收机同步接收此扫频脉冲信号。数据经地面收录控制器记录并送至数据处理系统处理、成图。这里介绍了该系统的组成和主要设计思想,重点说明了井中发射机、接收机、地面收录控制器和软件系统的设计方案和性能。JW-5地下电磁波探测系统可以跨孔方式探测钻孔间的剖面,也可以单孔方式探测孔周围。系统轻便,能适应小口径钻孔。针对不同应用目的,设计开发了适用于钻孔、坑道等型号的设备,并给出了应用实例。

L、S频段电磁波在等离子体中衰减实验研究

利用低气压辉光放电原理在地面产生大面积、长时间稳定持续的可控等离子体,在此基础上进行了L、S频段的电波传播衰减实验,在实验室环境下持续再现了"黑障"现象,并获得了1.57GHz和2.49GHz电磁波衰减量随等离子电子密度变化的规律。将实验数据与经典传播理论以及薄层理论的预期值对比,结果表明:电波的衰减趋势与经典理论预期基本相符,验证了本文所提出的新实验方法的有效性;在等离子厚度约为波长的1倍与1.5倍条件下,未观测到明显的薄层效应。

XLPE电缆中间接头局部放电电磁波特性仿真分析

为研究XLPE电缆中间接头中局部放电激发的电磁波特性,建立了10 kV XLPE电缆接头模型,采用有限积分法对中间接头中超高频(UHF)电磁波的模式特性、衰减特性以及检测信号与局放脉冲波形之间的关系进行了仿真分析。仿真结果表明:在中间接头中,电磁波主要以准TEM模式传播,在其内部各处横向电场分量明显大于纵向分量;激励产生的电场强度和信号能量整体上随检测距离的增大迅速衰减,仅在导电硅胶附近由于电磁波反射增强而略有增大;UHF信号的能量由局放脉冲的波形决定,局放脉冲波形越陡,幅值越大,激发的UHF信号越强。

电磁信号在时变等离子体中传播的调制效应

近期有研究文献表明,高速飞行器等离子鞘套由于姿态调整、湍流、非均匀烧蚀等因素的影响,其等离子体参数可能存在时变特性。针对电磁波在时变等离子体中的传播问题,在经典色散介质传播理论中引入了时变参数项,得出了调制效应与等离子体参数、载波频率的关系;在此基础上对载波频率为35GHz和12GHz时QPSK信号在时变等离子体中的传播进行仿真,结果表明:时变等离子引起的调制效应会使调相信号的星座图发生旋转;提高载波频率有助于减弱调制效应,减少星座点的交叠,误码率降低。

用于吸波材料的铁磁性/碳材料复合物

铁磁性材料具有良好的磁导特性、较大的磁损耗角正切以及多样的耗散电磁波能量形式,通常是雷达吸波剂的优先选择或重要组成部分;比重大、力学特性及耐候性差等不足大大限制了铁磁性材料作为吸波剂材料的应用。碳材料由于具有良好的介电、简单的复合、特殊的微观结构、较低的比重及稳定的化学特性,通常也是吸波剂的常用选择;但低频吸收差、有效频带窄是碳类吸波材料的短板。铁磁性材料与碳类材料进行复合,制备铁磁性碳基复合物不仅可以同时获得优异的介电损耗与磁损耗性能,又可以兼顾材料的机械特性与耐环境特性,解决易团聚、易脱落、易老化等问题,还可以显著降低合成材料的比重,在吸波领域有着广阔的应用前景。在收集并总结了近年来国内外铁磁性碳基复合材料研究进展的基础上,从材料电磁损耗机理、合成工艺等方面梳理了铁氧体碳基复合材料、羰基铁碳基复合材料和铝硅铁碳基复合材料的吸波应用进展,指出"组合化、结构化、微细化、功能智能化"是未来吸波材料的发展方向。

大气波导中的电波传播与环境特性研究进展

阐述了开展大气波导环境特性、传播特性及其应用研究的目的和意义。对大气波导中的环境特性研究、电波传播理论以及大气波导传播特性的应用研究等问题在国内外的研究进展进行了分析。探讨了开展大气波导中电波传播和环境特性研究重点、难点问题的方法和思路。

中国低空大气波导的极限频率和穿透角

本文利用９０～９２年三年的探空数据对我国各地大气波导的极限频率和穿透角作了计算，说明了各地波导极限频率和穿透角的最小值、最大值、平均值和标准误差、众数的情况，并对贴地波导和悬空波导的情况分别给予了说明。列出了波导出现较多的代表性地区波导的极限频率和穿透角的统计结果及月平均值。结果表明我国大气波导的极限频率可低至数ＭＨｚ，穿透角最大可达０．８°。而在平均值上，我国低空大气波导主要影响频率在３０ＭＨｚ以上的电波，穿透角一般不大于０．

钢渣/木炭纳微复合物的制备与电磁特性

以钢渣、木炭为原料,采用高性能球磨工艺得到具有磁-电阻复合损耗的钢渣/木炭片状纳微复合物。并用EDS、XRD、SEM、网络矢量分析仪等表征手段研究了钢渣/木炭复合物的组成、物相、形貌以及电磁特性。结果表明,钢渣/木炭复合物的电磁特性对木炭的含量呈现强烈的依赖性。随木炭含量的增大,钢渣/木炭复合物的介电常数实部和虚部显著提高。当木炭含量为50%时,钢渣/木炭复合物因其高的介电损耗和优良的匹配特性而显示最佳的吸波性能,此时最大反射率值为-33.4dB,<-10和-20dB的有效带宽分别为15.2和8.6GHz。

基于角多普勒效应的自旋目标微动特征提取

携带有轨道角动量(OAM)的涡旋电磁(EM)波在雷达应用领域已经受到了广泛关注,利用涡旋电磁波,不仅可以观测到目标的线多普勒频移,还能够获取角多普勒频移信息。基于角多普勒效应,涡旋电磁波雷达具有检测垂直于径向运动分量的能力,可以实现对自旋目标微动特征的提取。首先,该文建立直角坐标系下角多普勒频移的参数化模型,给出了涡旋电磁波雷达、目标运动参数与角多普勒频移之间的定量关系描述。其次,当目标自旋轨迹垂直雷达视线(LOS)方向时,对获取的角多普勒频移信息进行分析,并提取了自旋目标微动特征。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性和分析的准确性。

真型变压器局部放电超高频信号的传播特性

超高频检测法是变压器局部放电在线监测的主要手段之一。由于变压器内部结构复杂,局部放电产生的电磁波在真型变压器内部的传播规律尚不清楚,制约了超高频局部放电检测技术的良好应用。为此,基于一台真型110 kV三相三绕组油浸式变压器,搭建了局部放电超高频信号传播特性检测平台,研究了变压器中局部放电电磁波的传播特性,得出了对应变压器多个检测点处超高频信号的幅值、累积能量、频率和传播时间的变化特性及规律。结果表明:变压器中超高频信号的幅值随着传播距离的增加而非线性地减小,衰减速率减慢;信号的累积能量与幅值的衰减规律相似,但衰减范围更大;电磁波在传播过程中,频率越高,衰减越严重,绕射能力越弱,导致天线检测到信号的主要能量集中在300~600 MHz频带内;检测位置被绕组和铁芯阻挡时,电磁波以绕射方式到达天线,信号波头衰减严重,造成首波到达时刻读取滞后,会降低超高频检测定位的准确性。论文研究可为变压器局部放电超高频检测天线频带、安装位置的选择以及检测灵敏度的提高提供参考和理论依据。

探地雷达探测地下目标时的波速估计

在利用探地雷达(GPR)进行工程检测过程中,电磁波在地下介质中的传播速度是影响埋深计算精度的关键参数之一.本文通过吸取几种波速求取方法的优点,给出一种精度高、操作性强的波速求取法—刚性界面反射系数法;并利用此法,由LTD探地雷达实测数据求得整条测线的速度曲线.经检验,借助于少量钻芯数据,利用此法可使公路面层厚度检测的相对误差小于5%.