Analyzing an UWB Bandpass Filter for High Power Applications Using Rectangular Coaxial Cables with Square Inner Conductors

Using the finite element method (FEM) in two dimensions and the CST MICROWAVE STUDIO? (CST MWS) Transient Solver, the electromagnetic (EM) analysis and the design of a novel compact ultra wideband (UWB) bandpass filter using rectangular coaxial cables with square inner conductors, convenient for high power applications, are presented. The design of the UWB BP filter is based on the use of impedance steps and coupled-line sections. The center frequency around 6.85 GHz was selected, the bandwidth is between 3-10 GHz, the insertion-loss amounts to around 0.35 dB and the return loss is found higher than 10 dB in a large frequency range (4-9.5) GHz. The simulated results of stopband performances are better than 15 dB for a frequency range up to 11 GHz. For the selected center frequency and on a substrate with a dielectric constant of 2.03, the rectangular coaxial cables BPF with square inner conductors is only 6.7 × 8.9 × 33.4 mm in size.

毫米波多内导体布喇格结构电磁特性研究

基于多模耦合理论,利用三维电磁仿真软件CST对毫米波双内导体和三内导体布喇格结构电磁特性分别进行了比较研究。结果表明:双内导体布喇格结构相比同轴布喇格结构可以抑制竞争模式,反射率稳定并接近1,对称性结构电磁特性优于非对称性结构;随着内导体距离同轴轴心距离的增大,双内导体布喇格结构频率响应带宽变宽,且当内导体距离同轴轴心距离较远时,带宽变宽趋势明显,而反射率值趋于稳定;对于三内导体布喇格结构,随着内导体距离同轴轴心距离的增大,频率响应带宽变窄,且当内导体距离同轴轴心距离较近时,带宽变宽趋势明显。因此,可根据实际需要恰当选择毫米波多内导体布喇格结构参数,拓宽其作为反射器或者滤波器的性能,提高模式的选择性及模式的纯度,改善布喇格结构的性能。

基于微波原理的高精度液位传感器

本文提出并演示了一种基于微波谐振原理的带有电阻消能结构的高精度液位传感器,在0~50 mm的量程范围内,分辨率可达微米级。微波谐振原理传感器第一反射点是传感器自带的固定点,第二反射点为液面,即为可变点,两反射点之间形成谐振腔结构。当液面的高度发生变化时,第二反射点发生移动,会导致两个反射点之间的距离发生变化,因此改变谐振腔长,通过测量谐振腔长的大小即可确定液位的变化量。同时,所加入的电阻在提高量程范围的基础上,还大幅提升了频谱质量和测量精度。实验结果表明,该液位传感器在0~50 mm的量程范围内具有1μm数量级的分辨率和-1.927 2 mm/mm(谐振波长变化/液位)的灵敏度。该新型微波液位传感器具有机械鲁棒性强、易于制造、成本低和高分辨率等优点,有望应用于水利水电的量水堰监测等领域。

面向卫星通信的内导体非接触同轴接头设计方法

针对无源互调(PIM)严重影响卫星通信系统性能和稳定性问题,提出了一种利用内导体非接触式结构实现低PIM的同轴接头设计方法。设计并实现了2款分别工作在S波段和C波段的内导体非接触式同轴接头:S波段的内导体非接触式同轴接头在2.1~2.7 GHz下实测|S_(11)|<-30 dB,通带内插入损耗小于0.3 dB;C波段的内导体非接触式同轴接头在3.5~4.2 GHz下实测|S_(11)|<-30 dB,通带内插入损耗小于0.2 dB。该改进型同轴接头设计方法为卫星通信系统的微波连接器的设计提供了重要的参考价值和新的研究思路。

双极化天线组件的低温钎焊工艺

一种双极化天线需要同时完成水平极化微带板、垂直极化微带板、双联SMP连接器与金工件支架的低温钎焊。由于连接器的焊料量难以控制,造成钎透率不足,存在成品驻波不稳定、多发驻波超标的问题,需要返修才能提高合格率。通过焊料环的设计定制以及连接器的局部搪锡,优化焊料状态,使一次合格率由40%达到90%。

用于实时在线融冰的双导体地线优化设计

针对采用双导体地线实现实时在线融冰没有成熟设计方案这一问题,提出基于参数需求设计地线结构的优化设计方法。考虑双导体地线最大内导体直流电阻、最大外导体直流电阻、最小拉断力3个主要参数指标,设定地线横截面面积最小、每公里质量最小2个优化目标,给出双导体地线结构设计流程。根据实际地线设计需求参数,按照所提出的设计流程进行设计,结果表明该设计流程符合双导体地线设计参数要求,设计出来的双导体地线横截面面积和每公里质量之积最小。

新型同轴慢波结构特性的研究

为了克服因增加返波管功率容量而引起的模式竞争问题,提出了波纹内导体同轴慢波结构,导出了该结构在冷腔时的TM0n模式色散方程,并数值计算和分析了该结构的色散特性。分析结果表明:采用该结构的返波管能够很好地改善模式竞争。

用多极理论分析圆柱-正N边形内导体同轴传输线

本文提出用多极理论准解析计算方法分析圆柱－ 正Ｎ 形内导体同轴传输线，介绍了多极理论的准解析计算规则。实例计算结果表明：用多极理论准解析计算方法分析圆柱－ 正Ｎ 边形内导体同轴传输线，其计算精度是相当高的，多极理论准解析计算方法是一种较好的传输线分析方法。

高频传输室过渡接头内导体的形状优化设计

研制吉赫兹横电磁波传输小室，其过渡接头的结构设计尤为关键．运用电磁学中的能量对偶法精确求解GTEMcell中过渡接头部分的特性阻抗，通过建立和求解精确的过渡接头内导体侧边曲线方程，对内导体侧边形状进行优化设计．改进了以往GTEMcell过渡接头内导体侧边采取直线过渡的近似设计方法，解决了高频输入转接头的设计制作难题，保证了高频传输室的整体性能．测试结果表明：采用优化设计过渡接头内导体研制的传输室在0．4～15GHz的频带范围内，电压驻波比均小于1．5，其综合性能明显高于优化设计前的高频传输小室．

内导体偏置对传输线特性阻抗的影响

由内导体和空心外导体所组成的同轴传输线是电磁工程中一类重要的传输线。本文提出用边界元分析这类传输线内导体偏置时，对其特性阻抗的影响，获得各种传输线内导体偏置时的特性阻抗数据。这些特性阻抗数据不仅可为各种偏心传输线的准确设计提供理论依据。

二氧化碳对发电机内冷水防腐蚀控制的影响

发电机内冷水系统中由于二氧化碳的溶入并不断累积产生的问题日渐突出。通过理论分析了二氧化碳与氢电导率及pH的关系,利用动态模拟试验台,采用电化学方法研究了不同二氧化碳量对发电机内冷水铜导线腐蚀的影响。提出用氢电导率对二氧化碳含量进行表征,在监测内冷水水质时,对氢电导率进行监测,控制氢电导率在0.1μS/cm以下,以提高对铜的缓蚀保护效果和内冷水pH在线测量的准确性。

射频同轴电缆电压驻波比影响因素综合分析

电压驻波比(VSWR)是射频同轴电缆重要的传输特性,采用场-路结合的方法建立了射频同轴电缆的三维有限元分析模型,分析了影响射频同轴电缆VSWR的因素,深入研究了内外导体直径偏差、绝缘层质量、内外导体的偏心度和电导率对射频同轴电缆VSWR因素的影响。

内圆外矩同轴线内TEM波的场结构及其特性阻抗

利用数值保角变换,研究内圆外矩同轴传输线内TEM波的场结构,利用软件MATLAB、HFSS绘制其场结构图,并给出特性阻抗的计算公式.研究结论对于计算该传输线的衰减常数、了解其功率容量、考虑功率耦合及设计有关的有源器件具有一定的参考价值.

特种偏心传输线的LBEM角点弧形法分析

由内导体和空心外导体所组成的传输线是电磁工程中一类重要的传输线。提出应用LBEM角点弧形法处理传输线物理角节点问题，解决由于角节点边界条件不连续带来的方程求解困难问题。计算了一类特殊截面偏心传输线的特性阻抗，算例分析结果表明，该方法操作简单，计算便捷，能有效消除角点给边界计算带来的误差，可方便应用于工程问题的设计与计算，并为此类特种传输线加工制作精度提供理论参数。

波纹内导体返波振荡器的热腔特性

导出了波纹内导体同轴慢波结构热腔色散方程,研究了周期波纹深度、电子注平均半径、电子注电流及加速电压对波纹内导体慢波结构的高频场时间增长率的影响。结果表明:慢波结构周期减小、波纹深度加深、电子注平均半径减小、电子注电流增大、加速电压增大均会使高频场时间增长率增大。建立了粒子模型并应用PIC粒子模拟软件进行仿真,对各影响参数进行优化,结果表明:当加速电压为0.5 MV、电子束电流8.5 kA、波纹周期长度4.4 cm、波纹幅度为0.23 cm、内轴平均半径为2.9 mm和外壁内径为4.4 cm时,可获得10 GHz,1.1 GW效率约25%的单频微波输出。

大直径波纹内导体同轴慢波结构特性的研究

提出了易以加工的大直径波纹内导体相对论返波振荡器慢波结构,推导了这种慢波结构的冷色散方程和耦合阻抗计算公式,数值计算并详细分析了相关结构参数对TM0n模式色散曲线分离度以及TM02模式的高频场耦合阻抗的影响.结果表明:慢波结构周期、波纹深度以及电子注平均半径都对高频场耦合阻抗有影响;这种慢波结构在抑制模式竞争、以及在低引导磁场下工作等方面都有较大的优势.

内导体半径对同轴相对论返波振荡器工作频率的影响

利用电磁软件Superfish求解了同轴慢波结构中准TEM模对应的π模的电场矢量分布,分析了内导体半径对谐振频率的影响。采用Karat 2.5维全电磁粒子模拟程序设计了一个L波段相对论返波振荡器,研究了内导体半径参数改变对器件工作频率的影响。通过使用半径为0.50,0.75,1.00 cm的内导体,实验测得微波中心频率分别为1.64,1.63,1.61 GHz,变化趋势与理论分析结果一致。实验测得频率比粒子模拟结果仅高0.01 GHz,两者吻合较好。

EAST离子回旋加热天线传输线结构设计

阐述了EAST离子回旋加热天线传输线的结构设计。用有限元的方法对EAST离子回旋加热天线传输线内导体结构进行了分析,获得了内导体的受力情况。根据内导体的受力情况适当加大波纹管厚度和设计内导体支撑,通过ANSYS分析优化确定了波纹管的厚度和内导体布置的位置。此外,还计算了传输线的热损耗、热变形、电压驻波系数和最大功率容量,计算结果进一步验证了传输线结构的可行性。

波纹内导体同轴相对论返波振荡器的研究

推导了波纹内导体慢波结构的热腔色散方程,得到了色散特性曲线与时间增长率曲线,构造并运用粒子模拟软件优化了大管径波纹内导体同轴相对论返波振荡器的模型。粒子模拟优化结果表明,该振荡器工作于X波段,输出频谱比较纯净,具有良好的模式抑制能力,平均输出功率约1.5GW,功率效率约25%。

外圆内双根相切圆柱传输线的TEM波的解析计算与结构仿真

通过保角变换法,研究外圆内双根相切圆柱传输线内TEM波的场结构,得到该传输线内TEM波的解析解,利用软件MATLAB和HFSS对其进行数据可视化和结构仿真,绘制出该传输线横截面及内部TEM波的场结构图,并给出特性阻抗的计算公式。研究结论对于计算该传输线的衰减常数、了解其功率容量、考虑功率耦合及设计有关的有源器件具有一定的参考价值。