基于相控阵声束动态偏转的变压器绕组检测研究

变压器绕组由于内部发生故障,会在绕组中产生高电压和电流,严重影响周围电力设备和系统的稳定性。为实现对变压器绕组的全面检测,及时排除发现的故障,确保电压和电流不超过正常值,在相控阵技术的基础上,本文提出基于相控阵声束动态偏转的变压器绕组检测方法。通过控制相控阵中各个阵元的触发时间,完成对变压器绕组的检视,提升绕组超声波检测的效率。采用相控阵声束偏转激励方法,设计相控阵声束动态偏转检测系统。该系统能够对待检区域内的绕组线性扫查,确认垂直绕组切线方向的信号,通过坐标数据换算形成绕组三维外形图。实验结果表明,所提方法在检测油浸式变压器绕组的形变检测方面具有快速性,且实际误差低于5%。

微带漏波天线及其波束控制方法

漏波天线是一类具有广大应用前景的导波天线,与传统天线相比具有明显的优势,可为各种无线通信和雷达应用提供波束控制功能。本文提出一种使用容性负载实现方向图动态辐射模式控制的漏波天线设计及波束控制方法。波束控制方法作为研究的主要重点,即在天线结构的特定位置引入电容元件来调制导波的有效折射率,通过改变波束的辐射角度来实现波束的控制。此外,研究还通过改变容性负载的参数分析了不同参数的容性负载对漏波天线辐射特性的影响。该技术具有结构简单、低成本、易小型化等特点,可以集成到各种无线通信系统和雷达阵列中。

参量阵电控波束偏转方法研究与实验测试

为了使参量阵获得更快的波束转动能力,提出了一种基于相控阵技术的电控波束偏转方法。该方法通过同步改变原波波束的空间分布,间接实现了参量阵差频波束的电控偏转。通过仿真发现,较低的原波频率、较大的原波频率差异、较小的阵元间距和原波波长比值d/λ,是在波束偏转时减小差频波主瓣宽度和栅瓣强度的有利条件。随后采用所提方法,对频率为2 kHz的差频波,完成了偏转角为5°、10°与20°时的波束偏转实验。实验生成的差频波主瓣分布在预设方向,栅瓣同时也得到了有效的抑制,达到了波束偏转的目的。

基于天线波束偏转的高轨卫星对雷达主瓣侦收方法

为了提高高轨电子侦察卫星对雷达信号的侦收灵敏度,增大截获概率,提出了一种基于天线波束偏转的雷达主瓣侦收方法。根据雷达辐射源最大仰角,高轨卫星可以获得雷达信号的主副瓣侦收区域。通过天线波束在短时间内进行特定方向和一定角度的偏转,使指向雷达副瓣的天线波束实时对准雷达主瓣侦收区域,实现雷达主瓣侦收。仿真实验结果表明:取雷达主瓣最大仰角为40°、天线波束宽度为2°,通过天线波束偏转7.6°,可完成雷达辐射源主瓣侦收;与副瓣侦收相比,主瓣侦收信号信噪比至少可提高12.24 d B。

太赫兹多波束调控反射编码超表面

已报道的大多数编码超表面仅利用相位或幅度编码进行电磁波调控,限制了太赫兹波调控灵活性.本文提出了一种反射超表面单元,通过相位编码构造超表面,在圆极化波入射下获得反射波束分裂和偏转功能,实现对圆极化波束的灵活调控;同一超表面单元结构利用幅度编码构造超表面在线极化太赫兹波入射下,实现空间成像功能.通过相位编码和幅度编码结合构造超表面,提高了对太赫兹波操控的灵活性,该编码超表面构造思路可以为太赫兹器件设计提供一种全新思路.

幅度加权相控参量阵波束合成方法研究

在基于均匀幅度加权模型完成波束偏转时,参量阵差频波存在波瓣展宽以及生成高强度旁瓣与栅瓣的问题。首先通过理论仿真及实验测试,对该加权模式下的差频波波束合成结果以及旁瓣与栅瓣的抑制情况进行了分析;然后提出了基于道尔-切比雪夫幅度加权模型的相控参量阵波束赋形方法,通过仿真分析与实验测试,发现道尔-切比雪夫幅度加权模型比均匀幅度加权模型具有更好的旁瓣抑制能力。采用该方式生成的差频波波束宽度在不同偏转角下均有明显减小;主瓣与栅瓣强度差值增加,栅瓣得到有效抑制。该方法的提出对于提高相控参量阵波束质量具有积极意义。

太赫兹多维度相位调控反射超表面研究

数字编码超表面可以控制电磁波传输,受到了广泛关注。大多数报道的编码超表面基于几何相位或传输相位实现对反射或者透射线极化波和圆极化波的2π相位覆盖,限制了太赫兹波调控灵活性。提出传输相位和几何相位相结合排布超表面,在线极化太赫兹波入射下,基于传输相位机理设计的超表面产生了涡旋波束。根据几何相位原理,在圆极化太赫兹波入射下,设计的超表面产生了反射波束的偏转,超表面可以在多个频点产生涡旋波束,在0.9和1.2 THz处产生拓扑荷数l=1和l=2的涡旋波束,通过卷积生成偏折涡旋波束。最后设计聚焦超表面,实现了反射聚焦。研究结果表明,设计的超表面提供了一种多自由度的太赫兹波偏振和相位操控方法,在太赫兹系统具有广阔的应用潜力。

基于线性相控阵的金属损伤定量监测仿真研究

基于超声相控阵的偏转理论,研究了阵元间隔、阵元数目和偏转角度对合成波束指向性的影响,最终确定了线性相控阵的模型参数。进一步采用线性相控阵偏转波束对金属板中裂纹型损伤进行监测,实现了裂纹中心位置、裂纹空间方向和裂纹长度的准确监测,且其监测结果的相对误差均在5%以内。仿真监测结果表明,线性相控阵可对金属板损伤进行准确定量监测。

八木微带圆极化天线的研究与设计

对八木微带天线进行了研究。通过Ansoft HFSS仿真软件设计了一种宽带宽波束圆极化八木微带天线,在中心频率上实现了波束由侧射向端射偏转26°,频率带宽达800 MHz,0 dB主波束宽度为110°;采用Wilkinson微带功分器产生两路幅度相等相位相差90°信号对天线进行馈电,实现了圆极化。同时研究了在保持天线良好性能的前提下,结构的变化对于主波束偏转角度的影响。

应用指向性声源进行有源降噪的声场特性研究

使用无指向性次级声源对空间区域进行有源噪声控制会导致空间内声场不规律,在控制点处降噪的同时会造成控制区域外的其他区域噪声增大的不良影响。提出使用具有指向性的相控阵平面扬声器阵列代替传统无指向性扬声器,实现指定区域有源降噪并且减少对其他区域的影响。对一个区域进行有限元声场仿真,分别用单扬声器和扬声器阵列作为次级声源对0°、30°和45°方向上的指定区域进行噪声控制,控制前后对比表明,扬声器阵列的降噪量比单扬声器大,对其他区域的声压级影响更小;扬声器阵列能够在更大的空间内对指定区域进行噪声控制。在半自由场消声室内开展的有源噪声控制实验结果验证了声场仿真的结论,在0°、30°和45°方向上的指定区域处,对300 Hz、400 Hz和450 Hz单频噪声控制均获得25 dB以上的降噪量,同时控制点外其他区域噪声无明显变化。研究表明,采用相控指向性扬声器阵列作为次级声源可在更大范围内进行有源噪声控制,以满足时变和空变环境的降噪需求,实现跟随式空间降噪。

八木微带天线的设计与研究

对八木微带天线进行了研究。仿真设计一种宽带宽波束圆极化八木微带天线,在中心频率上实现了波束由侧射向端射偏转26°,频率带宽达800MHz,0dB主波束宽度为110°;采用Wilkinson微带功分器产生两路幅度相等相位相差90°信号对天线进行馈电,实现了圆极化。同时研究了在设计天线中参数对于八木微带天线主波束偏转角度的影响,得出了偏转角度随各参数变化的一般规律。

毫米波波束编码技术在无人机智能集群中的应用

毫米波波束编码技术由于其速率高、抗干扰能力强的优点被认为是无人机智能集群通信网络的重要解决方案。但在无人机智能集群的通信场景中,多种原因造成的机体不稳定抖动会使通信波束产生小角度偏转,引起通信质量的下降,从而影响无人机集群的控制与决策。针对这一问题,提出一种面向无人机集群通信的自适应波束设计方法。首先,根据传感器回传的机体波束抖动情况建立等效信道模型,随后利用量化的信道模型参数建立目标函数并获得理想的波束编码向量,在此基础上利用几何贪婪算法对其进行分解。仿真结果表明,提出的集群波束编码方法能够有效提高均值通信速率,同时相较于其他的系数分解算法,有效降低了计算复杂度。