传输线变压器的机理及宽带阻抗匹配的设计

传输线变压器具有频带宽、易于制作的特点,在通信领域得到了广泛的应用。但在超声换能器与超声信号源之间采用传输线变压器实现阻抗匹配的报道较少。文章对传输线变压器实现宽带阻抗匹配的机理进行了详细的分析,通过一个简单的等效电路阐明了传输线变压器如何巧妙地利用传输线间的分布电容,使其由影响高频能量传输的不利因素而转换为电磁能量转换必不可少的条件,从而达到宽频带传输的目的。以500kHz～2MHz范围内的超声换能器的阻抗匹配变压器的设计为例,具体给出了确定传输线变压器特性阻抗、线长、磁心、导线型号和匝数的方法。

基于改进的思维进化算法的宽带阻抗变换器设计

针对传统阻抗变换器设计中可能出现的理论设计与实际实现的矛盾,给出了宽带阻抗变换器参数优化设计的数学模型,提出了一种改进的思维进化算法,设计了改进的自适应趋同算子,讨论了符合微带线电路优化的适应度函数,给出了基于思维进化算法的宽带阻抗变换器的优化步骤,并利用Matlab仿真平台对不均匀宽带阻抗变换器进行了优化设计,得到了满意的设计参数.改进的思维进化算法的优化结果同基本遗传算法和传统的Chebyshev计算结果相比较,电压驻波比在通频带内保持较低值,尺寸相对较小,取得了较好的优化效果.同时也验证了本文方法在多变量类型优化问题的可行性和优越性.

宽带阻抗匹配变换器的设计

为解决宽带阻抗匹配变换器设计的复杂问题,克服频率展宽对阻抗变换器的影响,设计了一种两节λ/4宽带阻抗变换器,并分析了宽带阻抗变换器的频率特性。利用微波网络级联理论分析了两节宽带阻抗变换器的设计过程,推导了频率特性的数学模型,最后对模型进行仿真实验。结果表明可以找到最佳转换比(负载与特性阻抗之比)使得频率特性得到改善程度,适用于宽带阻抗匹配变换器的快速设计。

高强度聚焦超声换能器的宽带阻抗匹配

高强度聚焦超声(HIFU)治疗系统为实现从功率源到超声换能器的最大电功率传输,需在功率源与超声换能器之间设计阻抗匹配网络。无源器件匹配可实现超声换能器电阻抗的精确匹配,但其宽带匹配的解析设计理论较复杂。本文利用简化实频法对HIFU换能器进行了宽带匹配网络设计,采用Levenberg-Marquardt法对传输功率增益进行了优化,优化后的功率传输增益在200k Hz的通带内为0.9左右,且较为平滑;针对HIFU换能器进行的宽带阻抗匹配和声功率测试表明,采用传输功率增益优化设计出的宽带匹配网络能有效拓宽换能器的工作频带。

UHF波段开槽天线宽带阻抗特性分析

该文采用时域有限差分法 (FDTD)对开槽天线在 UHF频段的宽带阻抗特性进行了分析计算。文中给出了计算所得到的一个Vivaldi天线的宽带驻波参数。通过与实验结果相比较可以看出,两者比较吻合,从而证明该文采用的分析模型和处理方法是可行有效的。根据得到的结果,开槽天线的驻波比至少在2个倍频程范围内变化不大,符合宽带工作的要求。

免调谐行波天线宽带阻抗匹配的设计与实现

为实现免调谐行波天线在短波宽频带内的阻抗匹配 ,采用传输线变压器作为阻抗变换器。通过合理选择变换电路形式及传输线最佳特性阻抗 ,综合考虑功率容量、平衡 /不平衡转换等要素 ,给出了详细的设计思路与方案 ,并进行了参数实测和分析 。

半波振子天线宽带阻抗匹配设计中的加罩法

该文提出了一种加天线罩来实现半波振子天线宽频带阻抗匹配的方法。首先,以半波振子天线为研究对象,用电磁仿真软件对单层以及B-夹层罩壁结构进行仿真,其结果验证了方法的正确性。在此基础上,设计了一种C-夹层天线罩罩壁结构。所设计的C-夹层天线罩具有结构强度高、透波性能好、对天线辐射特性影响小等特点。半波振子天线外加所设计的天线罩后带宽性能好,能在宽频带范围内实现阻抗匹配,适用于第三代移动通信系统。

基于神经网络的宽带阻抗变换器优化技术

提出了利用神经网络研究微波电路优化技术这样一种新的设计方法。采用神经网 络中经典的BP学习算法设计出宽带三阶阶梯阻抗变换器,同时为了克服神经网络对复数训 练无法降低误差的缺点,巧妙地运用了将负载阻抗变换到波腹点处使阻抗为实数,训练得到最 佳结果后再变回到负载阻抗位置这一方法,最后通过对定宽度,定长度,λ/4三种阻抗变换器 的比较,证明BP学习算法设计出的定长度三阶阶梯阻抗变换器的优越性能。

AOTF-NIR宽带功率超声换能器阻抗匹配网络的设计与优化

随着近红外声光可调滤波器(Near Infrared Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF-NIR)光谱成像技术在深空探测的广泛应用,超声换能器作为AOTF-NIR核心部件,对其工作带宽、光谱衍射效率及功率效率提出了更高的要求.超声换能器在不同频率下具有不同的输入阻抗,当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时将会产生能量损耗,导致无法把功率最大限度的传递给换能器,从而使AOTF-NIR光谱衍射效率降低,影响光谱灵敏度.该文通过射频电路先进设计系统(Advanced Design System,ADS)仿真及实验测试,运用滤波器网络理论,采用LC无耗储能元件设计了一种带通型宽带匹配网络.最终在60-120MHz带宽范围内阻抗匹配网络的回波损耗S_(11)>-29.8d B,阻抗匹配网络功率效率达到90%以上.通过不断地微调优化匹配阻抗值及LC参数值,以此来提高光谱衍射效率,使光谱衍射效率最高达90%以上,提高了在620-1150nm波段内的光谱灵敏度及光谱成像清晰度.

“两宽一高”地震数据下的宽带波阻抗建模技术

目前,我国油气地震勘探正在由大尺度构造油气藏转向小尺度(薄互层)岩性油气藏,高分辨率和高保真成像是此类油气藏勘探需要解决的核心问题之一。与(角度)反射系数成像相比,宽带波阻抗成像更有利于岩性油气藏的(定量)精细描述。常规窄带、窄方位的地震数据采集只能进行窄带反射系数的估计,甚至只能实现构造的准确定位。基于单点高密度、宽带、宽方位的地震数据采集,精确估计背景(偏移)速度和宽带反射系数,结合来自测井数据的密度建模进行合理的深度域反演,得到背景速度和宽带反射系数融合的宽带波阻抗成像结果,是今后进行精确油气藏描述的重要技术发展方向。为此,分析了"两宽一高"地震数据对宽带地震勘探的贡献、宽带反射系数估计的影响因素、地震子波和低频成分在宽带波阻抗建模中的重要意义,提出了宽带波阻抗估计的方法及宽带波阻抗建模的关键技术,指出"两宽一高"地震数据下的宽带波阻抗建模能有效提高油藏描述的精度,进而提高油气地震勘探效益。

基于宽带输入阻抗模型的有源集成天线设计

提出了利用微带天线的宽带输入阻抗模型进行有源集成天线的设计方法以预测有源集成天线(AIA)的辐射特性和谐波特性。谐波平衡法被用于得到AIA的谐波特性和阻抗模型的端口电压。然后端口电压作为激励源计算天线特性。实验结果显示该方法可以简单有效进行有源集成天线设计。

陶瓷真空室研制及其阻抗的研究

介绍了电子储存环注入凸轨冲击磁铁及其真空室常采用的几种技术方案。合肥电子储存环新凸轨注入系统选择了铁氧体磁铁内置陶瓷真空室的方式。为了同时满足脉冲磁场穿透性能及束流耦合阻抗的要求 ,陶瓷真空室的内壁须镀 1层金属薄膜。对已制备的镀膜和无镀膜陶瓷真空室尾场函数及损失因子进行了测量 ,并对结果进行了拟合计算 ,得到陶瓷真空室宽带阻抗模型的有关参数。结合已进行的脉冲磁场穿透性能的结果 。

宽带短波大扫描角相控阵天线的研究

对宽带短波大扫描角相控阵天线进行了详细的研究，从天线单元的形式、宽带阻抗匹配、系统噪声、阵列单元的布局，以及对使用环境的要求进行了设计考虑。工程上解决了天线辐射单元的宽带阻抗匹配、效率等问题；同时，给出了实测结果，交替的三角排列解决了相控阵天线的宽角扫描问题，并从经济实用、可靠性等方面给出了地网的设计原则；最后，给出天线阵的仿真结果，并结合未来的发展趋势，提出短波相控阵天线新的设计思想。

合肥电子储存环上新旧高频腔的尾场及耦合阻抗的计算

合肥 8 0 0MeV电子储存环的二期升级工程正在进行 ,其中高频腔的改造和加工将要完成 ,由于原有高频腔存在较多不合理因数 ,将要被新腔所替换。为了充分估计在将来运行时 ,高频腔的耦合阻抗对储存高流强的影响 ,需要对新旧高频腔宽带耦合阻抗进行比较计算。用电磁场计算软件MAFIA对高频腔的耦合阻抗及电子束在此结构中产生的尾场进行了计算 ,结果说明旧高频腔的耦合阻抗比新高频腔小。

基于遗传算法在水声宽带匹配中的优化

文中介绍了遗传算法以及遗传算法在水声宽带换能器匹配中的优化设计,本实验在基于实频法设计上尝试采用了具有并行性和全局搜索性的遗传算法优化。水声换能器采用ZT40-16,匹配后得到的器件匹配参数通过实验测试。最后实验表明,虽然匹配后阻抗没有很明显变化,但相位却变化巨大,未加匹配前相位角度的变化范围从-90°至-30°之间,而加了匹配之后变化的范围变小,尤其在20~60 k Hz之间这段变化范围仅从-10°到10°,匹配效果较为理想。

一种紧凑的射频CMOS放大器LC输出匹配电路

提出了一种紧凑的射频互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)放大器LC输出匹配电路,利用放大器漏极偏置电感、输出端隔直电容与放大器输出端并联电感电容形成高阶LC谐振网络,可在占用较小芯片面积的条件下实现较传统L型匹配电路更宽频率范围的输出阻抗匹配。推导了该LC输出匹配电路元件值的计算式,并根据提出的设计方法,采用65 nm CMOS工艺设计了一款K频段放大器,其输出匹配电路尺寸仅98μm×150μm。仿真结果表明,在16.5~22.1 GHz频率范围内放大器的S 22<-10 dB,阻抗匹配带宽相比L型匹配电路增加166%。放大器实测S参数和仿真结果相符,验证了该LC匹配电路可实现紧凑的宽带阻抗匹配。

宽光谱AOTF匹配网络对光谱衍射效率影响的研究

基于声光可调滤波器（acousto-optic tunable filter,AOTF）光谱成像分析仪在可见至红外光谱的多个谱区内广泛应用,对AOTF的光谱带宽及衍射效率提出了更高的要求。超声换能器作为AOTF的核心部件,其3 dB工作带宽决定AOTF的光谱衍射范围,故在同一声光介质上制作两片厚度不同的换能器来提高AOTF光谱带宽。由于超声换能器在不同频率下具有不同的输入阻抗,当驱动信号源输出阻抗与超声换能器输入阻抗失配时会产生能量损耗,导致无法把功率最大限度的传递给超声换能器,从而使AOTF光谱衍射效率降低,影响光谱成像清晰度。通过射频电路先进设计系统（ADS）仿真及实验测试,设计了一种新型宽带阻抗匹配网络,在60～200 MHz带宽范围内,阻抗匹配网络功率效率达到90%以上,光谱衍射效率最高达90%,提高了在420～1 150 nm波段内的光谱灵敏度。

基于MEMS开关的方向图可重构天线的设计

设计了一种波束可重构天线,以实现宽带、宽角方向图可重构设计。该天线由4组具有不同波束指向的天线子阵组成,通过6个RF-MEMS开关控制其波束指向;采用的宽带单元天线,在2.4 GHz～3.4 GHz频率范围内(相对带宽34.5%),电压驻波比小于2。馈电网络的设计采用小型化宽带阻抗变换器,减小了馈电网络尺寸,并拓展了带宽。仿真结果表明,可重构天线实现了0°,25°,40°和50°的不同波束指向,除部分频点外,4种状态天线的驻波在2.5 GHz～3.25 GHz(相对带宽26%)带宽内驻波比均小于2。

实现短波天线阵列亟需解决的问题

介绍了目前常见的几种天线阵列 ,讨论了实现天线阵列所需要解决的一系列难题 ,并总结了几种用于解决这些问题的分析方法 。