HL-2M装置固态亚毫米波干涉系统研制

发展了一套固态亚毫米波外差干涉系统和一种基于全相位快速傅里叶变换(apFFT)的相位处理方法用于测量HL-2M初始等离子体电子密度。该系统采用平面型二极管倍频技术对低频的锁相微波源进行高次倍频以产生功率大于0.1MW、频率306.9GHz的探测波。基于apFFT的相位处理数值算法可以从原始信号中提取相位信息,缓解由可能的高水平密度扰动导致的相位跳变。系统的固有时间分辨率为5μs,电子密度测量范围在10^(16)~10^(20)m^(-3)。在HL-2M装置首次实验期间,该系统被安装在中平面上,利用装置内壁反射实现干涉测量,成功测量了线平均电子密度。

基于广义解调和广义S变换的时频域去噪方法

毫米波干涉仪回波信号的信噪比对膛内高速运动目标参数的测试精度有重要影响,传统的时域或频域去噪方法经常受到使用条件的限制,为此提出一种基于广义解调和广义S变换的时频域去噪方法。首先估计信号的相位函数对其进行广义解调和广义S变换,在时频域构造有效的滤波器进行降噪处理,随后对去噪信号进行广义S逆变换和逆广义解调并在此基础之上得到目标的运动曲线。基于此方法的二维滤波器参数完全与时间无关,极大地降低了时频滤波器的构造难度。仿真和实测数据分析结果表明:该算法与希尔伯特黄等方法相比能够有效提高信噪比并改善测试精度。

基于局域均值分解的膛内横向微动特征提取方法

针对弹丸膛内横向摆动产生附加的微多普勒调制项问题,提出了一种基于局域均值分解(Local mean decomposition,LMD)的调制信号分离和特征提取方法。采用LMD方法,将复杂调制信号自适应地分解成若干个具有物理意义的瞬时频率的单分量信号,对每个单分量解调求出瞬时幅值与瞬时频率,获得原信号的调制信息。通过仿真信号验证了LMD处理多分量调幅-调频信号的有效性,将LMD方法应用于膛内运动弹丸实测信号的分析,结果表明该方法能完整提取出弹丸膛内横向微动产生的微多普勒频率调制特征。

3mm锁相源研究及系统应用

采用双环数字锁相方式完成3mm波锁相源研究,并成功应用于国内第一套“95GHz毫米波干涉仪”测速系统。提出了一种新的毫米波双环锁相源相位噪声估测方法。实验结果表明:该毫米波锁相源工作在95GHz时,输出功率大于10mW,相位噪声达到-59dBc/Hz@10kHz,在-10℃^+45℃温度范围内的频率稳定度为1.2×10-6,完全满足测速系统对毫米波发射源的高稳定、高精确度技术要求。

束团序列发射的相干同步辐射强度数值计算

提出一个新颖的射频电子束团序列在偏转或者摇摆磁场中发射的相干同步辐射相干迭加导致辐射增强的理论模型 ,并基此分析和计算了利用BFEL装置的 3 0MeV射频直线加速器产生的电子束团序列发射的相干辐射增强效应 .由讨论可知 ,不同的束团产生的相干同步辐射之间存在相干性源于束团间的相干性 ;这种束团间的相干性引起的辐射增强迭加在单个束团产生的相干辐射功率谱上 ;随着波长的增长 ,这种辐射增强呈现规则的高速振荡效应 ;束团间相干性引起的强度增强近似约为宏脉冲内所含束团数的平方 .最后提出利用所设计的毫米波Michelson干涉仪检测BFEL装置的电子束团序列的相干性的实验设想 .