基于横向耦合和正交耦合的基片集成波导超宽阻带滤波功分器

基片集成波导滤波功分器在通信系统中的应用逐渐广泛。与传统波导谐振器相同,基片集成波导谐振器含有多个传输模式,导致基片集成波导滤波器的宽阻带特性很难实现。本文设计了一种由电激励实现的超宽阻带基片集成波导滤波功分器。具体地,提出了一种基于电磁交替耦合拓扑的四阶基片集成波导滤波功分器,具有电输入和电输出端口。横向耦合通过谐振腔侧边开窗实现磁耦合,纵向耦合通过在相邻两腔之间的耦合窗口中蚀刻S槽线实现电耦合。通过正交传输路径可以抑制多个高阶模式,仿真和测量结果表明,阻带带宽分别大于9f 0和3.1f 0范围,该中心频率为35.5 GHz的滤波功分器的带外抑制效果优于-20 dB。上述方法经实物验证,试验结果与仿真结果吻合。

硅微陀螺仪正交耦合系数的计算及验证

硅微陀螺仪多采用微机械加工工艺制作,其加工的相对精度较低,从而易产生正交耦合误差,影响陀螺仪的输出。为了优化设计硅微陀螺仪结构,提高其性能,本文建立了陀螺仪正交耦合系数的理论分析模型。首先,利用能量方法推导陀螺仪驱动梁的面内刚度;然后,建立陀螺仪的刚度矩阵;最后,推导了正交耦合系数的理论计算公式。针对本课题组研制的双质量振动式硅微陀螺仪,理论计算出其直接耦合系数为4.74×10-5,二次耦合系数为8.44×10-7。得到的陀螺仪的正交耦合系数为4.75×10-5,与仿真值相差8.7%。分析得到陀螺仪正交耦合系数的最大值为2.18×10-4,与仿真值相差7.9%。最后,实验验证了计算结果的正确性。得到的结果表明,建立的正交耦合系数理论分析模型可为硅微陀螺仪的结构优化设计提供理论依据和实际指导。

全解耦硅MEMS陀螺仪正交耦合分析

为了减小正交误差对硅MEMS陀螺仪性能的影响,进一步提高陀螺精度和工程化成品率,对MEMS陀螺正交耦合的影响因素进行了研究。通过MEMS陀螺的运动学简化模型,分析了正交耦合的起因;计算了MEMS陀螺的静电驱动力和阻尼系数,建立了MEMS陀螺有限元参数化模型,利用谐波分析模拟了陀螺在驱动模态下的运动状态;在谐波分析的基础上,研究了不同误差来源对正交耦合的影响。结果表明：侧壁垂直度误差不是正交耦合的起因;科氏质量重心偏移对正交耦合的影响很小,即使在误差敏感方向上,正交耦合系数的敏感度也只有0.003 2%/μm;振动结构支撑梁的加工误差是引起结构刚度不对称并产生正交耦合的主要因素,其中正交耦合系数对梁宽误差的敏感度可达2.15%/μm（梁宽误差为±0.1μm）,对梁倾斜误差的敏感度高达16%/（°）（梁角度误差为±0.05°）。

高细对称结构正交耦合振动响应的试验研究

高细对称结构是指具有较大的高度/直径比,且横向和纵向完全对称的结构形式。由于其典型的对称电磁场特性,在星载天线上得到了一定的应用。有研究发现:高细对称工程结构在振动试验过程中往往表现出正交耦合响应较大的现象,这些现象相当于产品单方向振动激励时在两个互相正交方向同时进行了振动载荷,从而造成了产品的过试验问题。但是,工程实物模型相对较为复杂,无法通过仿真直观地揭示这种特殊现象的本质。本文针对在实践工程高细对称结构中发现的正交耦合振动响应现象,对这类工程结构进行了简化(将某一类星载天线简化为板梁弯曲结构)。在此基础上提出了试验验证模型,并完成了正弦激励载荷下的振动响应试验。通过分析试验数据对比了对称结构和非对称结构的振动耦合响应异同,剖析了各种产生正交耦合振动响应的原因;指出正交耦合振动响应是高细对称结构的一种固有特性,采用非对称设计可以减小正交耦合响应;最后提出了一种针对这种高细对称结构进行准确仿真计算的方法。

Si MEMS陀螺仪的正交耦合补偿技术

为了减小正交耦合误差对硅微电子机械系统(MEMS)陀螺仪性能的影响,提高陀螺仪零偏精度,对MEMS陀螺仪正交耦合补偿技术进行研究。建立MEMS陀螺仪动力学模型,分析正交耦合产生的原因,介绍了各类正交耦合补偿机理。设计了一款可实现静电刚度补偿的MEMS陀螺仪,并利用绝缘体上硅(SOI)工艺进行制备。利用现场可编程门阵列(FPGA)实现陀螺仪静电刚度正交耦合闭环补偿,并对陀螺仪进行了测试。测试结果表明,MEMS陀螺仪经过静电刚度正交耦合补偿后,角度随机游走由0.023°/√h变为0.06°/√h,零偏不稳定性由4.58°/h提升为0.27°/h,零偏稳定性由71.86°/h提升至1.29°/h(10 s平均处理),全温范围内零偏变化量由0.648°/s降低为0.01°/s。实验结果显示,经过正交耦合静电刚度闭环补偿,陀螺仪零偏性能明显提升。

HF／VHF宽频带正交耦合器的设计

提出了一种适用于ＨＦ／ＶＨＦ频段、结构简单的集总参数正文耦合器，导出了元件参数的公式。将两个正交耦合器用一对带状传输线级联起来，可构成一个适用于ＨＦ／ＶＨＦ频段的宽频带正交耦合器。并以３０ＭＨｚ为例，介绍了这种耦合器的设计方法，用计算机辅助分析得出的频率特性与理论分析完全一致。

宽频带静电反馈倾斜仪正交耦合误差分析

分析和计算宽频带静电反馈倾斜仪测量中正交方向上的倾斜对测量结果的影响。结果表明,正交方向的倾斜使测量结果产生误差,需对仪器加以改进,以减小正交耦合误差。

微机械陀螺正交耦合误差静电力抑制的有限元仿真研究

微机械陀螺的正交耦合误差是敏感结构振动模态间的刚度耦合引起的检测模态输出偏量,是影响陀螺性能的关键误差源之一。静电力抑制是一种采用静电力调节驱动模态的主轴偏量,使用直流电压进行正交耦合误差抑制的方法,该方法具有片上实时抑制能力,能够有效抑制正交耦合误差。从静电力抑制正交耦合误差的基本原理出发,运用有限元仿真,对硅基音叉陀螺正交耦合误差的静电力抑制进行了仿真分析,并通过实物测试数据进行了验证。

一种小型化电调正交耦合器

该文提出了一种3dB正交电调耦合器。该耦合器基于传输线变换技术进行设计,利用变容二极管调节3dB正交耦合器的中心频率,实现了从1.8~2.8GHz的中心频率调节范围,在可调范围内实现S11优于-15dB,S31大于-4.4dB,直通和耦合端的相位差为90±5°。该耦合器具有结构紧凑,偏置电路简单的优点。

HF/VHF频段3dB正交耦合器的设计

对一种适用于HF/VHF频段的3dB集总参数正交耦合器进行了详细论证,得出参数的诸公式。通过一个频率为30MHz的实例,介绍了耦合器的设计要点以及由计算机辅助分析得出的频率特性。

正交耦合系统的稳定性分析

本文给出了关于一类正交变换形式的耦合系统的稳定性的一些结论

宽带微带正交耦合器设计

文章设计了一款微带线型宽频带微带正交耦合器。该正交耦合器由一个威尔金森功率分配器和一个宽带移相器级联组成。数值仿真结果表明该正交耦合器具有良好的宽带特性,它在50%以上的频带(S11≤–15 d B)上具有良好的阻抗匹配、功率分配(-3 d B)和90°移相(相位偏差为3°)功能。所以该正交耦合器必在宽带圆极化天线方面具有广泛的应用前景。

多尺度耦合经验正交分解法反演海洋次表层温盐结构

针对提升利用卫星观测海面信息重构三维温盐场精度的问题,本文提出了一种基于多尺度耦合正交分解的三维温盐场重构方法。该方法利用多尺度耦合正交分解对历史温盐剖面进行从大尺度到小尺度的迭代分解,以分层提取不同尺度三维温盐场的特征信息,然后分别建立海洋表面卫星观测与不同尺度的三维温盐场特征信息的重构模型,从而达到三维温盐场重构的目的。本文分别利用多尺度耦合正交分解法与单层正交分解法进行三维温盐场重构,结果显示,多尺度耦合正交分解优于单层正交分解法,且随着分解的层次不断细化,重构温盐场的精度及其垂直梯度精度均呈现明显的提升,其中组合4精度提升程度最高,分别提升了25.57%和27.58%;同时,对比HYCOM模式数据,多尺度耦合正交分解重构方法能有效地捕捉次表层海洋的空间特征信息。总体上,本文耦合经验正交分解法反演的温盐场与Argo温盐场偏差较小,反演精度较好,在空间分布上趋于一致。

一种毫米波全频段正交模耦合器研究

为满足超宽带收发信机应用需求,提出了一种基于十字转门结构的改进型Ka全频段正交模耦合器。首先,为了提升宽带性能同时减小结构复杂度,设计了一种三阶E面弯波导以及一种阶梯型E面波导功分器,以实现对称的全E面结构设计。其次,提出了一种连接波导长度设计准则,保证了两种正交模式的相位一致性。该设计避免了切割十字转门结构,且剖分装配块的总数不超过四,大幅降低了加工容差、装配精度要求。实测结果表明,在26 GHz~40 GHz(42%)范围内,该正交模耦合器回波损耗优于20 dB,正交隔离度优于50 dB,插入损耗低于0.4 dB,两种模式传输路径相位差低于5°。实测性能与全波仿真结果具有良好的一致性。

一种C波段宽带正交模耦合器设计

正交模耦合器是实现天馈系统双极化的关键部位,适用于雷达探测、电子对抗以及无线通讯系统等多个领域。本文设计了一款Boifot型的C波段宽带正交模耦合器,通过垂直极化通路和水平极化通路的独立仿真,阐述了正交模耦合器工作带宽的扩展方法和工作原理。结果表明,在其工作频段43%的相对带宽内,回波损耗小于-20 dB,传输损耗小于0.07 dB,端口隔离度优于-57 dB,交叉极化水平低于-60 dB,实现了宽带低损耗高隔离的良好性能。

正交耦合型高温超导可控电抗器的设计与分析

可控电抗器作为新型无功补偿设备能够有效地补偿电网无功、限制电网过电压及改善电能质量。高温超导可控电抗器因具有控制灵活、谐波含量低、可连续平滑调节、功率密度高等优点而受到广泛关注。文中研究了一种新型正交耦合型高温超导可控电抗器,其采用平行磁通控制以增大调节范围、垂直铁心结构以降低感应电压、增加气隙以降低谐波含量,介绍了该电抗器工作原理与基本结构,搭建了有限元分析模型,进行了380V小型样机的电磁设计,并分析获得其电抗调节范围及工作电流的谐波特性。结果表明,该新型超导电抗器具有很好的无功调节性能。

Q波段脊过渡正交模耦合器设计

描述了一款宽带脊过渡正交模耦合器,该正交模耦合器中心频率为40 GHz,相对带宽50%,拟应用于射电望远镜Q波段接收机系统。该正交模耦合器由双脊过渡-分支接头、Y型接头、E型弯头组成,其结构紧凑,降低了加工装配误差对电气性能的影响。对该正交模耦合器实际加工后进行测试,其Y型接头输出口回波损耗≤-22.7 dB,直臂输出口回波损耗≤-21.0 dB,Y型接头输出口-直臂输出口隔离度≤-45.6 dB。实测结果表明该正交模耦合器反射损耗和隔离度与仿真结果的曲线变化趋势基本吻合,在实际工作频带30~50 GHz范围内可以满足射电天文观测需求。

一种紧凑型Ku频段正交模耦合器的设计

设计了一种结构极为紧凑的Ku频段正交模耦合器(orthomode transducer,OMT),器件最大尺寸36mm,公共端口为方波导,适用于复杂的多馈电网络集成系统.通过一系列阶梯变换以及侧壁缝隙耦合形式实现了电磁波的极化过滤,两个输出端口分别对应一种极化波.加工了耦合器实物并进行了测试,实测15%频带范围内端口驻波小于1.6,两端口隔离度小于-50dB,仿真和实测数据一致.

正交模耦合器的优化设计与分析

文章提出了主波导双模片侧臂波导单模片正交模耦合器(OMT),并采用电磁场时域有限差分(FDTD)算法与遗传算法(GA)来优化设计,给出了设计实例及其具体尺寸和电性能数值结果,正交模耦合器和喇叭的交叉极化电平达到-25 dB以下,带内驻波在1.1以下;采用双隔膜结构,主波导尺寸减小1/3.