割集功率空间上静态电压稳定域的实用边界

提出了电力系统在割集功率空间上静态电压稳定域边界的实用表达方法。用临界割集将系统分为地理上互不连通的两部分,即相对集中的弱节点区域和非弱节点区域,利用连续潮流,搜索大量的电压稳定临界点,以临界割集上线路的有功和无功潮流为坐标,并通过最小二乘法,将获得的临界点以超平面的形式拟合出电压稳定域的边界,其误差可满足工程应用的要求。这种方法既达到了使复杂电力系统降维的目的,又方便了运行人员监视系统稳定性。同时,电压稳定域边界以超平面形式表示,为电力系统的在线安全分析、评估和优化提供了简明、方便的解析工具。该方法在IEEE 14节点、IEEE 39节点、IEEE 118节点等系统和EPRI 1000节点系统的算例中得到了很好的验证,均以较小误差满足工程需要。

基于割集功率空间上的静态电压稳定域局部可视化方法

提出了一种新型快速的割集功率空间上电压稳定域边界局部近似算法,以用于实现静态电压稳定域的可视化。该算法首先在电力系统状态空间上推导出求解电压稳定域边界局部的线性方程组,利用该方程组可快速地求解出状态空间上的一组近似电压稳定域边界点;然后通过潮流方程将边界映射到割集功率空间上,解决了电压稳定域可视化的降维问题。在此基础上,可利用最小二乘法拟合出割集功率空间上的一个超平面,用以近似地表达电压稳定域边界。IEEE118节点系统算例结果表明,该方法能在割集功率空间上以较小的误差快速地近似表达出电压稳定域边界的局部;算法 对于实现电压稳定域的在线计算及可视化具有一定的实用价值。

太赫兹光导天线阵列功率空间合成规律研究

采用天线瞬态辐射理论和数值仿真方法,分别研究了阵元个数、阵元间距、激励延迟等物理参量对光导天线阵列功率空间合成效率的影响。通过深入分析和对比文献报道的实验数据,发现在不考虑非线性饱和效应和电磁屏蔽的条件下,对于轴向排列的偶极子光导阵列,导致功率合成效率不高的重要原因主要源自:偶极子的方向性辐射、电磁能量空间耗散和非同步光激励。

空间高功率激光二极管泵浦源阵列的相变热控系统

为了实现空间高功率激光二极管泵浦源阵列的快速散热,建立了空间高功率激光二极管泵浦源阵列相变热控系统,对热控系统的热界面材料(TIM)、紫铜热沉、相变材料、相变增强材料、主动加热回路和太空辐射板进行了研究与设计。首先,介绍了激光二极管泵浦源阵列的热特性与热控指标,从而提出热控设计思路,详细设计了热控系统,并在有无泡沫铜填空的条件下制定了两种热控方案。然后,用NX软件分析了两种不同的方案。分析结果显示:不填充泡沫铜方案的整个相变过程在800 s完成,LD上的温度最高达到59.98℃,相变材料上表面温度最高达到47.12℃;填充泡沫铜方案在200 s内完成相变过程,LD最高温度为38.35℃,并且LD在360 s后和相变温度点温度一致。填充泡沫铜方案可以满足10~40℃的温度指标要求。最后,根据填充泡沫铜方案设计加工了激光二极管泵浦源阵列热控系统,通过实验验证,该系统可以满足空间高功率激光二极管泵浦源阵列快速散热要求。

分布式空间功率合成效率研究及系统建设

目前,分布式导航压制策略被广泛应用于干扰装备,以实现对抗干扰平台的超自由度干扰。然而,由于干扰设备种类繁多,安装和部署条件各异,致使各节点同步能力的欠缺。通过运用高精度时统、高精度定位接收机和激光测距仪等先进技术工具,构建了一个分布式压制干扰系统。该系统能够支持高精度分布式导航压制实验的研究分析。

空间功率合成技术在干扰领域的关键问题分析

空间功率合成是大功率射频设备研制的关键技术之一。针对现有导航干扰设备体积过大、功率较低和带宽较窄等问题,通过对功率合成技术研究现状进行总结,重点对空间功率合成技术的主要类型进行了深入分析。在此基础上简要对比了空间功率合成中各类数字波束合成技术类型的优缺点。同时基于导航干扰领域发展现状,对空间功率合成技术在导航干扰领域应用的技术瓶颈进行了分析,并从器件功率容量、电磁兼容要求和信号工作带宽方面总结了有待解决的问题,提出了导航大功率射频干扰站研制方向。

基于跨周期时延控制的分布式干扰系统空间功率合成方法研究

针对分布式干扰系统实现空间功率合成对时间和相位控制精度要求高、难以工程实现的问题,提出了一种基于跨周期时延控制的空间功率合成方法。该方法通过测量接收信号的到达时间和相位,在进行干扰发射时,对发射信号进行时间和相位补偿,对接收信号时间进行微调,使得微调后的时延为信号周期的整数倍,且不大于信号周期的一半,对微调后时延取反和相位取反,作为干扰信号的发射时间和初始相位,实现分布式干扰系统的干扰信号在目标区域处功率合成。由于到达时间测量精度仅影响信号调整周期的个数,因此对相参合成效率影响不大。仿真结果表明,该方法能够在时延测量精度不高的情况下实现一定精度的相参合成效率,可有效解决分布式干扰系统空间功率合成难以工程实现的问题,具有较高的工程应用价值。

基于抛物面天线阵的空间功率合成技术

为提高微波空间合成的效率和经济性,提出了一种基于抛物面天线阵的空间功率合成技术。采用抛物面天线作为天线阵列的基本辐射单元,综合考虑空间功率合成效率和相位一致性之间的关系,通过数值分析和理论公式对比得出:合成效率只与单元的幅度和相位有关,与合成单元的数量无关。对阵列单元、天线阵的合成效率进行了软件仿真,得到的合成效率约为92%。结合实验结果,分析了影响合成效率的因素和提高合成效率的方法。

任意分散布阵短波通信干扰机空间功率合成技术

介绍了随意分散布站短波通信干扰机空间功率合成系统的基本原理和主要技术,给出了系统仿真和试验结果.该系统以短波通信干扰机为阵列单元,采用随机稀布阵数字发射波束形成技术将多台干扰机的功率在空间进行合成,达到增强干扰功率的目的,同时由于采用任意分散布站,使得该系统具有更强的实用性.

基于时间反演电磁波的稀疏阵列单频信号空间功率合成

基于时间反演技术,建立了稀疏阵列单频信号相干合成的数学模型,定义了合成效率函数概念,推导出合成信号幅度最大时刻目标点合成效率值的统计特征与相位误差及阵元数的关系表达式,并通过理论分析与仿真计算研究了相位误差对时间反演单频信号合成效果的影响.分析表明,当其他参数确定时,假设相位误差服从一定范围的均匀分布,且相互独立,则峰值功率时刻的合成效率均值与阵元数无关,仅与误差分布范围有关;峰值功率时刻的合成效率方差与两者均相关,且误差分布范围确定时,阵元数越大,峰值功率时刻的合成效率方差越小.仿真计算结果表明,即使存在一定的相位误差,利用时间反演技术,仍可实现单频信号在目标点邻域的相干合成及能量聚焦;对相位误差的控制精度应结合需求与实现条件折中考虑.本文的方法与结论可为研究稀疏阵列功率合成在高功率微波武器等技术中的应用提供理论依据.

159WX波段固态空间功率合成放大器

根据径向波导的主模特性,提出了一种基于径向波导的空间功率合成系统和它的简化模型.利用HFSS(High Frequency Structure Simulator)软件,开发出了16路宽带空间功率合成电路和159W X波段放大器模块.结果发现,无源合成网络在整个X波段合成效率都优于88%,放大器模块在其工作频率内(11.9GHz^12.3GHz),合成效率优于83%.

密集阵高功率微波空间功率合成

对基于矩形阵列的高功率微波二维密集阵阵列合成进行了研究。仿真分析了均匀矩形栅格阵列的远场方向图,结果表明采用密集阵可以实现高效的、具有确定主波束的空间功率合成。并分析了阵元间距及阵元初相位对阵列空间功率合成的影响,结果表明:阵元间距越小,栅瓣越少,主波束宽度越宽,具有确定主波束的临界距离越小;当目标高度超过阵临界距离时,阵元初相位相差越小合成效率越高,阵列初相位分布范围超过π/2时,阵列得不到确定的主波束,进行阵列设计时应充分考虑阵元间距及初相位对阵列合成的影响。

高功率微波空间功率合成的初步研究

针对目前高功率微波相位难以精确控制的情况,结合高功率微波空间功率合成的应用,对有源天线阵列的平行波束和交叉波束的空间功率合成作了初步研究。分析表明:当关注的是远区主方向邻近的小立体角区域时,若能做到控相激励,宜采用紧凑阵的平行波束合成;若不能控相,宜采用稀疏阵的平行波束合成。当关注的是远处目标物邻近的区域时,若能做到控相激励,宜采用紧凑阵的平行波束合成;若不能控相,则宜采用稀疏阵的交叉波束合成,但波束交汇区域能量呈网状分布,进行阵布局、倾斜角设计时,要在目标尺度、目标距离、单源功率、工作频率等诸多因素间权衡考虑。

32路X波段径向波导空间功率合成系统研制

为突破单个固态功率器件在微波毫米波频段功率输出能力较低的限制,我们根据径向波导中主模TM00波电磁场的轴向对称性,提出了径向波导空间功率合成技术。并利用HFSS(高频电磁场仿真软件)和ADS(高级设计系统)软件,研制出了一款32路X波段径向波导空间功率合成系统。仿真和实验证明,从8.6GHz至12.3GHz,这种径向波导无源空间功率合成系统的插入损耗小于1dB,反射损耗小于-15dB,合成效率大于80%。

稀疏阵列时间反演脉冲信号空间功率合成方法

时间反演电磁波具有时空二维同步聚焦特性.基于时间反演电磁波原理建立了稀疏阵列脉冲信号相干合成的数学模型,通过理论分析与蒙特卡洛实验相结合的方法研究了合成信号幅度最大时刻目标点合成效率值的统计特征与相位误差及阵元数的关系.分析表明,在工程实践中,除尽可能提高相控精度外,可以通过增加阵列的阵元数来减小目标点合成效率的方差,以降低相控误差的影响.利用仿真计算研究了相位误差及信号形式对时间反演脉冲信号合成效果的影响,证实了稀疏阵列时间反演脉冲信号空间功率合成的可行性;分析方法和结果可以为工程实践中如何折衷需求与条件确定相位误差的控制精度提供理论依据.

高功率微波空间功率合成方法研究

根据微波空间功率合成机理,分析了相控阵法、聚焦束法和交叉束法空间功率合成的特点,模拟计算了聚焦束和交叉束在远距离目标处的能量密度。结果表明空间功率合成能有效地增强远距离目标处的能量密度。

宽带高效径向波导基空间功率合成技术

为获得振幅和相位一致性较好的空间功率合成结构，对径向波导电磁场分布进行了理论分析，推导出径向波导内存在TM00主模。根据TM00波电磁场的轴向对称性，提出了径向波导功分器的简化电磁模型和等效电路。并由此研制出了性能良好的x波段159w固态功率放大器。在整个x波段，无源合成网络的合成效率都大于88％。含单片微波集成电路芯片（MMIC）的整体合成固态功放合成效率在整个MMIC工作频率范围内（11．9～12．3GHz）大于83％。

随机相位微波功率的空间合成效率

采用数值计算方法,将微波功率源输出信号的相位差视为等概率分布的随机事件,通过阵列天线平均增益定量计算了多微波源空间功率合成效率;分析了随机相位条件下,天线单元间耦合系数、极化方式和单元增益对合成效率的影响。计算结果表明:多微波源在随机相位条件下进行空间功率合成,阵列天线单元之间的相互耦合将造成合成效率严重下降;而天线类型、极化方式和天线单元增益对合成效率的影响较小。

空间功率合成模块中鳍状天线阵的分析和设计

采用小波反射理论分析Klopfenstein结构的鳍状天线阵的传播特性，设计优化出应用于空间功率合成模块的输入输出鳍状天线阵，优化后的鳍状天线阵不仅表现出宽频带特性而且还有比较好的回波特性，可以有效地提高功率合成模块的效率，2＊2鳍线阵在端接120Ω负载时的实测结果为：在C波段（3～4．9GHz）内回波损耗大于20dB，驻波比小于1．25，本文是国内第一篇详细介绍鳍状天线阵的设计和优化的文章，该项研究填补了我国在相关领域中的研究空白。

毫米波10W连续波空间功率合成放大器设计

介绍了一种基于BJ-320波导3dB定向耦合器、波导功分/合成器和波导-微带探针过渡相结合的8路高效、结构紧凑的波导内空间功率合成方案。此方案的结构具有容差大、容易加工和散热等优点,并且创新使用高隔离度的波导电桥实现两个4路合成器的连接,提高合成通道间的隔离度,减小合成链路间耦合干扰。推动功放和末级功放采用相同的GaAs MMIC功放芯片,在33～36GHz频率范围内实现饱和最小12W连续波功率输出,合成效率高于75%,附加效率高于11.9%,在毫米波频段实现了高效功率合成和大功率输出。