A novel high precision Doppler frequency estimation method based on the third-order phase-locked loop

In deep space exploration,many engineering and scientific requirements require the accuracy of the measured Doppler frequency to be as high as possible.In our paper,we analyze the possible frequency measurement points of the third-order phase-locked loop(PLL)and find a new Doppler measurement strategy.Based on this finding,a Doppler frequency measurement algorithm with significantly higher measurement accuracy is obtained.In the actual data processing,compared with the existing engineering software,the accuracy of frequency of 1 second integration is about 5.5 times higher when using the new algorithm.The improved algorithm is simple and easy to implement.This improvement can be easily combined with other improvement methods of PLL,so that the performance of PLL can be further improved.

High power diode-pumped passively mode-locked Nd:YVO_4 laser at repetition rate of 3.2 GHz

A compact high power diode-pumped passively mode-locked Nd:YVO_4 laser with high repetition rate is realized.Using an Nd:YVO_4 crystal and a semiconductor saturable absorber mirror(SESAM) in the oscillator, the picosecond pulse output with an average power of 1.38 W, a repetition rate of 3.24 GHz, and a pulse duration of 11.4 ps is achieved. After one stage of amplification, the final output power reaches 11.34 W, corresponding to a total optical-to-optical efficiency of about 32%. The root mean square(RMS) value of power fluctuation is demonstrated to be less than 0.6% in 24 hours,showing a superior stability with the compact configuration.

GaAs光导开关lock-on模式的高倍增偶极畴模型

采用瞬态电脉冲测试电路,对砷化镓(GaAs)光导开关线性与锁定(lock-on)工作模式的临界状态进行了系统的实验测试,得到阈值条件附近波形变化情况及lock-on模式下电压转换效率显著提高现象。根据实验测试结果,提出了高倍增偶极畴模型,并结合载流子雪崩倍增理论,对实验观察到的若干临界实验现象进行了合理的解释。

克服“Locking”发散性的有限元研究进展

从克服Ｌｏｃｋｉｎｇ发散性到高性能格式的研究发展是过去十年有限元法研究的一个重要方面．本文认为所谓高性能有限元方法是一种特别的低阶位移格式，它具有如下的理论和计算优点：（１）保持物理力学问题固有的数学物理特征；（２）因此，应用于工程数值模拟，它是“鲁棒”的、高效的．按此立场，评论介绍了在计算结构力学和计算流体力学中发展的克服两类Ｌｏｃｋｉｎｇ发散性的有限元方法．

3D打印个体化截骨导板结合定制钢板在开放楔形胫骨高位截骨中的应用

背景:3D打印个体化截骨导板辅助开放楔形胫骨高位截骨治疗膝骨关节炎具有手术时间短、透视次数少、矫正精准度高等优点。但之前报道的截骨导板对周围软组织破坏严重、锁定钢板位置不当等问题依旧明显。目的:探究3D打印个体化截骨导板结合定制钢板辅助开放楔形胫骨高位截骨治疗膝骨关节炎的临床疗效。方法:收集20例确诊为膝骨关节炎的患者,按手术方法分为3D组和常规组,每组10例。3D组采用3D打印个体化截骨导板结合定制钢板辅助开放楔形胫骨高位截骨手术,常规组进行常规开放楔形胫骨高位截骨手术。分析比较两组患者手术时间、透视次数、切口长度,术前和术后髋膝踝角、胫骨近端内侧角、胫骨后倾角以及计划矫正角度与实际矫正角度的差值,术前和术后1,3,6个月膝关节活动度及Lysholm评分,另外记录并发症发生情况。结果与结论:①3D组患者的手术时间、透视次数少于常规组,差异有显著性意义(P<0.001);②两组患者的术后髋膝踝角、胫骨近端内侧角均较术前增大,差异有显著性意义(P<0.001),而胫骨后倾角无明显改变;3D组术后髋膝踝角、胫骨近端内侧角及胫骨后倾角与术前计划值分别相差(-0.22±0.72)°、(-0.20±0.73)°和(0.23±0.37)°,但差异均无显著性意义;3D组计划矫正度数与实际矫正度数的差值较常规组小,差异有显著性意义(P<0.05);③两组患者术后膝关节活动度及Lysholm评分均逐步升高(P<0.001);3D组术后1,3个月的膝关节活动度及术后1个月的Lysholm评分优于常规组,差异有显著性意义(P<0.05);两组患者术后3个月的Lysholm评分、术后6个月的膝关节活动度及Lysholm评分差异无显著性意义(P>0.05);④两组患者均无并发症发生;⑤上述结果说明3D打印个体化截骨导板结合定制钢板辅助和常规方法均有良好的临床疗效,但前者的手术时间更短,透视次数更少,术后膝关节功能恢复更快;并且3D打印个体化截骨导板可精准实现术前规划。

Generation of 15 W femtosecond laser pulse from a Kerr-lens mode-locked Yb:YAG thin-disk oscillator

We demonstrated a robust power-scalable Kerr-lens mode-locked（KLM） operation based on a Yb：YAG thin-disk oscillator.15-W,272-fs pulses were realized at a repetition rate of 86.7 MHz with an additional Kerr medium and a 2.5 mm hard aperture in the cavity.247-fs pulses with an average power of 11 W could also be obtained by using a 2.4 mm hard aperture.Based on this shorter pulse,high efficient second-harmonic generation（SHG） was performed with a 1.7-mm-long Li B3O5（LBO） crystal.The SHG laser power was up to 5 W with the power fluctuation RMS of 1% measured over one hour.

高渗透率下基于并网逆变器阻抗重塑的锁相环设计方法

针对锁相环、电网阻抗与并网逆变器相互耦合所引发的系统稳定性下降问题。首先,建立考虑电网阻抗的锁相环控制结构模型,通过分析锁相环闭环传递函数可知,电网阻抗会使锁相环系统产生右半平面闭环极点,严重影响锁相环与逆变器系统的稳定性。其次,通过分析逆变器系统输出阻抗,说明锁相环所引入的负阻抗是逆变器系统稳定裕度下降的主要原因。鉴于此,该文提出一种新型锁相环设计方法,理论分析表明,所提方法既能够保证高渗透率下锁相环具有高鲁棒性,又能够对逆变器系统输出阻抗进行重塑,有效拓宽系统对电网阻抗的适应范围。最后,通过仿真与实验验证所提新型锁相环设计方法的有效性。

通过ReentrantReadWriteLock实现导弹遥测系统接收终端小型化的研究

为了实现导弹遥测系统接收端小型化,设计一套基于ARM平台的平板电脑一体化设备取代原有Windows系统平台的测试台和笔记本模式,需要将原有软件移植到Android平台。本文采用Reentrant Read Write Lock的方法解决了旧版本程序单核顺序执行模式移植到Android系统多核CPU并行处理模式下出现的高并发问题,为未来导弹实现多环境高机动性作战提供可能性。

High dynamic synchronization algorithm based on cyclic spectral density

A new high dynamic synchronization algorithm using cyclic spectral density was presented according to the theories of cyclic spectral density and its anti-interface and anti-noise properties.The closed forms of frequency error and phase error were obtained,and their performances were analyzed.The in-phase signal throw costas loop was normalized to obtain a cosine signal.Cyclic spectral density of the cosine signal of was computed to obtain the frequency error and the phase error and then results were put into NCO to synchronize.Finally,the performance of the presented algorithms was compared with the conventional algorithms by virtue of simulations,and the simulation results proved the correctness and the superiority of the new algorithms.

A 12.1-W SESAM mode-locked Yb:YAG thin disk laser

Pumped by a 940 nm fiber-coupled diode laser, a passively mode-locked Yb：YAG thin disk oscillator was demonstrated with a semiconductor saturable absorber mirror（SESAM）. 12.1 W mode-locked pulses were obtained with pulse duration of 698 fs at the repetition rate of 57.43 MHz. Measurement showed that the beam quality was close to the diffraction limit.

应用于高性能延迟锁相环的占空比修正电路设计

设计了一款应用于高性能延迟锁相环的占空比修正电路。该电路主要由差分放大电路、占空比调整电路、缓冲器电路和占空比检测电路组成,采用TSMC 40 nm CMOS工艺和1.1 V的电源电压。仿真的结果表明,时钟频率2 GHz~8 GHz,占空比20%~80%的输入时钟信号,经过占空比修正电路调节后,输出时钟信号占空比变为50%±0.2%,可应用于高性能延迟锁相环中。

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。

国内某高水头船闸人字门运行近20年后腐蚀状况评价及原因分析

在国内某高水头船闸停航检修期间,对其人字门的腐蚀状况进行全面检测。按涂层所处闸门位置不同,划分为大气区、水位变动区和水下区,分别进行腐蚀评估、涂层起泡破坏及门体腐蚀的原因分析。结果表明:随着接近涂层设计使用年限,船闸人字门普遍存在大面积涂层起泡问题,起泡层下门体腐蚀问题逐渐凸显,涂层损伤总面积占门体面积的6.5%~12.7%。总体上,人字门防护涂层损伤失效过程分为有机涂层起泡、热喷铝层腐蚀发展、热喷铝层作为牺牲阳极抑制钢基体局部腐蚀3个阶段。此外,指出零星涂层修复难以达到长效防腐的效果,针对人字门防腐蚀提出整体维修涂层和施加阴极保护的延寿建议。

国产Zn-5%Al-混合稀土合金镀层高钒封闭索丝耐久性研究

以国家速滑馆首次应用的国产Zn-5%Al-混合稀土合金镀层高钒封闭索丝为研究对象,对其使用性能、基本特性及耐久性等进行研究。采用了国家速滑馆内部高空索体实际服役环境处的大气暴露试验方式,综合考虑索在加工安装过程中易产生的损伤,对索丝试件进行了划痕、刮擦、焊点的预制缺陷设计,研究了含预制缺陷的国产Zn-5%Al-稀土合金镀层高钒封闭索丝在真实使用环境中的大气腐蚀行为规律,并采用力学性能测试研究了索丝在服役环境大气腐蚀作用下的力学性能变化规律及不同缺陷对力学性能的影响。结果表明,加工安装过程中在索丝表面合金镀层产生的划痕、刮擦、焊点等损伤,会破坏合金镀层的完整性。大气暴露试验和力学性能试验中,三类缺陷对索丝金属镀层防大气腐蚀性能和单丝抗拉强度均有负面影响,其中焊点缺陷影响最大,单丝抗拉强度下降约40%。

高精度小型经纬仪转轴锁紧机构结构设计

随着光测设备对机动化、小型化的需求增多,受系统空间限制,原大型经纬仪的转轴锁紧机构复杂,占用空间大,加工难度大,并不适用小型经纬仪转轴锁紧。本文根据项目特点设计了小型经纬仪转轴锁紧结构,具有稳定性高、结构简单、加工难度小、占用空间小等特点,可以实现经纬仪在任意角度的转轴锁紧,实现凝视功能。其中对锁紧机构的组成与工作原理进行了详细的介绍与阐述,经过计算选择核心零件的材料,实践结果表明了该结构的合理性。

高重复频率被动谐波锁模光纤激光器研究进展

被动谐波锁模(HML)技术作为一种快速提高光纤激光器输出脉冲重复频率的有效方法,显著提升了光纤激光器的输出脉冲重复频率。该技术通过在激光器内部集成参数可调的可饱和吸收体,实现了高阶谐波输出,从而大幅提高了脉冲重复频率。综述了目前被动HML光纤激光器中常用的几类可饱和吸收体,详细阐述了它们的技术原理及优势,并分析了国内外该领域的最新技术进展。最后,指出了被动谐波锁模光纤激光器的未来发展趋势。

考虑MAF延时和前馈补偿的高压直流快速锁相环

同步参考坐标系锁相环是高压直流(high voltage direct current,HVDC)同步触发控制系统中广泛应用的一种窄带宽锁相环,在交流系统故障引起相位跳变情况下,其动态响应缓慢。为增大锁相环的带宽,一种滑动平均滤波器(moving average filter,MAF)被前置于锁相环路,然而MAF本身存在响应延迟,制约了锁相环的同步速度。为了缓解响应延迟问题,文中提出一种考虑MAF延时和前馈补偿的HVDC快速锁相环。首先,利用MAF线性暂态特征预测相位变化,并分别针对故障接入和切除引起的相位跳变问题提出不同的补偿策略;接着,利用不变性原理对锁相环路进行前馈补偿,在负反馈控制和前馈补偿共同构成的复合校正控制系统的作用下,锁相环能够在较小PI参数下实现快速响应;最后,将所提快速锁相环在CIGRE HVDC标准模型和三峡—上海直流工程模型中进行仿真验证。结果表明,该快速锁相环能够有效缓解滤波器响应延迟的制约,缩短失锁时间,进而提高高压直流逆变侧抵御换相失败的能力。

两坝间河道高含沙水流驱动的下游船闸阀门井水位异常特征分析

葛洲坝船闸充水阀门井与输水廊道进水口水体相连,1993年洪季期间曾发生过阀门井水位异常升高,影响船闸设备设施安全等问题。为分析葛洲坝一号船闸充水阀门井水位异常升高的根本原因,基于Mike三维水沙数值模型,模拟分析了不同流量和含沙量级别下的河道水流和含沙量垂向分布结构特征,进而计算阀门井水位异常升高值与河道水流和含沙量的关系,反演1993年洪季葛洲坝一号船闸两个阀门井出现的水位异常现象。研究结果表明,葛洲坝一号船闸阀门井水位异常超过阈值0.5 m的流量和含沙量条件分别约为(30 000 m^(3)/s, 2.85 kg/m^(3)),(40 000 m^(3)/s, 1.42 kg/m^(3)),(50 000 m^(3)/s, 1.23 kg/m^(3))。受三峡水库及上游梯级水库蓄水拦沙、退耕还林政策等因素的影响,未来葛洲坝船闸出现高含沙水流导致阀门井水位异常升高>0.5 m的可能性极小,但在三峡水库排沙泄洪期间仍应引起重视。研究成果可为葛洲坝一号船闸安全营运和科学管理提供参考依据。

地震波斜入射时不同水深超高水头船闸地震反应分析

基于黏弹性边界的地震动斜入射方法模拟平面SV波和P波不同角度入射情况,采用声固耦合法模拟闸室内动水压力,研究超高水头船闸闸室在不同水深下闸顶位移、加速度和塑性损伤等地震反应。研究表明:地震波斜入射时,超高水头船闸的地震反应随水深变化的规律较垂直入射时明显不同,地震反应的程度一般较垂直入射时更大;相同水深条件下,闸顶水平相对位移峰值、水平加速度峰值多数情况下随入射角增大而增大。超高水头船闸闸室结构地震反应结果受水深变幅影响显著。一般闸墙相对高度为0.2附近的区域更易出现严重受拉损伤,相对水深为0.97时,闸墙临水侧达到严重破坏程度的受拉损伤范围最大。对综合考虑斜入射地震波和闸室内不同水深共同作用有一定的影响。

高水头船闸大型船舶导航墙停泊条件研究

高水头船闸导航墙水流条件复杂,大型船舶在导航墙待闸存在船舶靠泊和系缆设施安全等问题。以葛洲坝二号船闸导航墙停泊条件研究为例,通过模型试验、系缆力测试等技术方法,分析不同工作水头下船闸充泄水、船闸人字门启闭过程中上、下游导航墙不同停泊位置的船舶停泊条件及其变化规律,提出船舶系缆力超过设计值的对策措施。研究表明:上游导航墙停泊条件良好,船舶系缆力较低;下游导航墙受船闸泄水影响大,且与船闸工作水头密切相关,停泊条件较差,采取优化船闸阀门运行及泄水工艺、避开船闸泄水影响范围、增加船舶系缆数量等措施,可起到降低单个系船柱船舶系缆力的作用,下游导航墙系缆设施及船舶停泊条件预期满足要求。