高斯分布圆口径天线辐射近场分析

采用口径场法对具有高斯幅度分布的圆口径天线辐射近场进行了分析。推导了非聚焦和聚焦2种工作方式下圆口径天线轴向近场和增益的解析表达式;采用数值积分方法分析了圆口径天线非轴向近场分布特性。分析表明,对于高斯幅度分布的圆口径天线,天线轴向场在近区为振荡分布,其近场增益与口径面分布和观测点位置有关,通过聚焦可以使近场焦点处增益达到远场增益,大大提高焦点及焦点附近区域的电场幅度。

雷达辐射近场和天线间耦合度计算方法分析与改进研究

舰船等复杂武器平台由于上层结构的复杂性,其雷达电子战系统天线的辐射近场分布预测和天线间耦合度计算一直是学术界和工程界研究的热点和难点。本文针对复杂平台上典型雷达天线辐射近场的各种主流计算方法进行求解效率、预测精度、工程适用性等方面的综合比较与分析,对复杂环境下雷达天线间耦合度计算方法提出了改进思路,为解决武器平台上雷达电子战系统间耦合能量的计算难题及其电磁兼容设计提供途径。

辐射近场测量理论发展动态研究

本文给出了辐射近场测量理论近二十年来国内外的最新研究成果,介绍了辐射近场测量理论的局限性及未来研究的方向。

考虑互耦的阵列天线辐射近场近似计算方法

针对大规模阵列天线辐射近场电磁兼容性问题,基于有源单元方向图原理和子阵信息的综合方法计算了大规模阵列天线辐射近场场强的分布。该方法采用等效技术获取大规模阵列天线的端口特性,进一步结合天线单元的远场数据综合分析得到大规模阵列天线的近场分布;计算结果表明,在满足天线单元辐射远场条件下,该方法能够准确计算出大规模阵列天线的辐射近场分布。相较于全波分析,本方法在保证精度的同时,提高了计算效率,并且具有良好的灵活性。通过全波分析的数值算例验证了该方法的正确性。

射频体目标辐射近场断层二维成像算法研究

针对一个射频体目标的不同观察面,给出两种近场辐射断层成像的二维成像算法。在利用FEKO模型进行仿真并导出近场数据的基础上,对模型的横断面和冠状面分别进行二维近场辐射成像。通过改变近场扫描点数以及接收天线与模型距离等参数,研究了不同变量对成像分辨率的影响。在对仿真计算结果进行分析之后,将本算法与其他成像算法进行比较,探讨了各自的优势与局限性。最后将算法扩展到应用层面,研究了真实场景中存在干扰物体情况下成像的变化及相应的解决方案,使研究具有一定的实际应用价值。

移动通信基站天线辐射近场区合成电场与磁场强度比值探讨

通过电流元辐射近场区理论,并结合实际垂直与双极化天线的极化方向分析,探讨了移动通信基站天线辐射近场区合成电场与磁场强度比值的变化。结果表明,垂直极化天线,其辐射近场区合成电场与磁场强度比值的变小幅度,随着观测点到天线距离的增加而递减,当距离大于3m时,变小幅度可近似忽略;而双极化天线辐射近场区合成电场与磁场强度的比值,与观测点到天线的距离无关,可近似等于单个振子的比值120π。

基于分数阶混沌的反激变换器辐射EMI主动抑制

快速通断的开关信号是造成开关电源电磁干扰EMI(electromagnetic interference)的主要原因。目前,关于混沌抑制EMI技术的研究主要集中在利用整数阶混沌抑制传导EMI。在此基础上,本文对分数阶混沌在辐射EMI上的抑制以及最优阶次的选取问题展开研究。首先,通过分数阶Lorenz的频谱特性及Lyapunov指数谱分析,优选出1.8阶Lorenz信号为最佳扩频序列;其次,基于变开关频率抑制EMI技术的基本原理,在STM32单片机中分别实现了定频、整数阶、2.7阶、1.8阶Lorenz混沌扩频PWM信号,在一台5 W反激变换器中进行近场辐射实验,证明了1.8阶Lorenz信号对近场磁场辐射抑制作用最强;最后,测得分数阶Lorenz混沌与定频PWM控制下,样机的整机效率相差2%左右,验证了分数阶混沌PWM在辐射EMI抑制性能上的优越性。

900MHz脉冲微波近场辐射对实验大鼠学习记忆功能的影响

[目的]以900MHz脉冲微波装置模拟移动电话信号对大鼠进行电磁辐射 ,分析受电磁辐射后的大鼠在学习记忆功能上受到的影响。[方法]选用上海产XJ-1070型高频脉冲信号发生器 ,以1500μ W/cm2 的功率密度对Wistar大鼠进行辐射 ,辐射时间分别为 :20min/d;1h/d ;3h/d。30d后用Y型电迷宫测定大鼠学习记忆能力 ,随后处死取海马制成切片 ,电镜观察海马结构。[结果]实验组大鼠在学习记忆成绩中表现出训练次数和错误次数增多、形成条件反射次数减少 ,与对照组比较有显著差异 (P<0.05) ,电镜观察发现海马结构部分神经元受损、突触小泡破裂 ,受影响程度与辐射时间呈正相关。[结论]900MHz微波电磁辐射能导致大鼠的学习记忆功能下降。

圆柱壳体近场辐射噪声预报与实验研究

针对由复杂壳体结构振动引起的近场辐射噪声进行理论计算与测量比较困难的现状,引入波数分解法与虚源叠加法,利用壳体表面振速来预测近场声压.根据解析计算结果,采用波数分解法分析了不同的预测面及阵元数对预测结果的影响,采用虚源叠加法分析了虚源位置及阵元数对预测效果的影响.结果表明,在加速度阵元数目较多的情况下,波数分解法预测效果较好,在阵元数目较少的情况下,虚源叠加法的预测效果较好;运用波数分解法进行预测时,沿轴向布放加速度计比沿周向布放预测效果好;采用虚源叠加法的预测效果受虚源位置的影响,虚源距离预测面有一个最优值.利用水下圆柱壳体表面布阵试验所测表面振速结果对近场声场声压进行了预测,经预测结果与实测结果对比,验证了上述结论的正确性.

一种新型MEMS器件中的近场辐射传热现象研究

以近场辐射传热方式利用光电器件中的热能制作热光电器件从而提高光电器件转换效率的思想已经被提出。基于该思想本文设计一种具有面对面平行悬空薄膜的新型MEMS器件,两悬空薄膜的间距为1μm。通过每个悬空薄膜中白金薄膜电阻,薄膜可以升温并同时测温。在存在近场辐射传热和不存在近场辐射传热两种情况下,加热下方的薄膜到相同温度需要不同的加热功率,通过实验测量这个功率差可以测量出薄膜间的近场辐射热功率,通过将实验数据与相同条件下黑体辐射传热功率比较,表明薄膜间存在近场辐射传热;并且,当上方薄膜温度为317.2 K时,通过近场辐射传热可以使下方薄膜的温度从293 K升高294.2 K,该温升为热电转换提供了条件。

球形纳米粒子与半无限大介质间的近场辐射换热研究

本文从涨落电动力学和偶极子近似出发,推导了纳米粒子与半无限大介质在微纳米距离间的辐射换热公式,研究了间距、频率对辐射换热的影响。通过计算,我们发现近场辐射能够在与材料相关的频率上极大地强化换热。这些结果对于近场显微镜、微结构设计和局部加热技术都将会有很重要的指导作用。

球形粒子的近场辐射换热研究

近场辐射引起的能量交换可以比远场辐射高若干个数量级。本文计算了SiC和Cu两种球形颗粒的近场辐射换热,发现当颗粒间距非常小时,辐射换热会大大强化。颗粒直径、颗粒间距以及颗粒的介电常数是决定近场辐射换热大小的重要因素,而颗粒温度对近场辐射换热的影响较小。

用于热光伏系统的近场辐射光谱控制表面结构

为提升近场热光伏发电系统的能源转换效率和发电功率,设计了Ⅲ-Ⅴ族半导体表面的矩形光栅结构,以实现从热发射器到热光伏电池的近场辐射热流选择性调制.使用在近红外波段具有表面等离子体激元特性的掺杂氧化锌作为热发射器,在GaSb热光伏电池表面添加亚微米二维光栅结构,在近场间距下形成与表面波耦合的陷光效应,由此有选择性地增强了电池能带内的光谱辐射热流.有别于以往类似研究中常用的等效近似方法,开展了时域有限差分方法模拟,能够严格考虑周期性结构细节,结合以涨落耗散理论为基础的Langevin方法,直接计算了复杂结构参与的近场辐射传热问题,以此揭示表面结构影响近场辐射传热的物理机理.结果显示使用带表面结构的薄膜GaSb电池,可使辐射热流的光谱峰值达到同温度远场黑体辐射源情况下的2.84倍,且热流增益区集中在波长略短于电池能带的窄波段区间,适应高效率、高功率热光伏系统对辐射传热设计的要求.

石墨烯增强半导体态二氧化钒近场热辐射

本文基于涨落耗散定理和并矢格林函数求解麦克斯韦方程来研究两个半无限大平板的近场热辐射净热流,提出了两个半无限大块状二氧化钒组成的V/V结构、石墨烯覆盖两个半无限大块状二氧化钒组成的GV/GV结构和石墨烯覆盖VO2薄膜组成的GV0/GV0结构,深入研究了这三种结构中二氧化钒与石墨烯间的近场热辐射,并分析了真空间距、二氧化钒薄膜厚度和石墨烯化学势等物理参量变化对近场热辐射的影响.研究表明:三种结构的近场热辐射均随间距增大而减小;在真空间距为10 nm时,由石墨烯覆盖的GV/GV结构的近场辐射热流比无石墨烯覆盖的V/V结构增强35倍,耦合效果最好的是GV0/GV0结构,该结构的近场辐射热流比GV/GV结构增强8.6倍;在GV0/GV0结构中,当二氧化钒薄膜厚度为30 nm时,石墨烯化学势从0.1 eV增加到0.6 eV辐射热流会减小3.3倍.本文系统研究了二氧化钒与石墨烯间相互耦合的近场热辐射,对相关结构的近场热辐射实验和实际应用具有理论指导意义.

舰载相控阵雷达天线近场辐射分析预测

本文从理论和实验两方面对相控阵雷达天线的辐射近场功率密度进行了分析研究，导出了数学模型，实验证明，理论和实验吻合很好。

基于近场辐射的非接触式数字信号测试方法

为解决自动测试系统的探针寿命及测试可靠性问题,提出一种针对数字电路的非接触式测试方法。利用平板天线及电荷放大器对节点近场辐射进行探测,通过边沿判别的方法恢复原始数字信号。讨论了天线模型、节点间串扰、判决门限选取等问题。给出了硬件实现方案,通过实验验证了该方法的有效性并测试其性能。

材料介电函数对两球形纳米颗粒间近场辐射特性的影响

当两个纳米颗粒之间的距离小于平均自由程或辐射特征波长时,两者之间的近场辐射比黑体辐射大几个数量级。辐射能量的大量传递将显著降低纳米隔热材料的性能。基于涨落耗散定理,通过调节介电函数Drude和Lorentz模型中不同的可调节参数,可有效降低近场辐射传热量。该研究对纳米颗粒簇传热研究与隔热材料的设计具有重要意义。

数字电路近场辐射骚扰研究

给出了载流导线对的近场共模(Commom Mode,简称CM)和差模(Differential Mode,简称DM)辐射模型。提出了在频率低于30MHz时能比较准确地预测数字电路近场辐射场量的方法。基于该方法,对CM和DM模型进行了实验比较,结果表明CM辐射模型能更好地预测数字电路的辐射EMI频谱。

纳米流体近场辐射与消光作用的光谱特性

以Al纳米流体为例,运用涨落电动力学方法计算球形纳米颗粒间的单色近场辐射换热量,运用Rayleigh散射近似方法计算纳米流体的消光系数,并对两者峰值光谱区间进行比较。结果表明:对于Al纳米颗粒,近场辐射偏长波区域,而消光系数偏短波区域,且消光系数透射波峰随颗粒半径增大而偏短波区域移动,这可为纳米流体非独立散射区的吸热特性研究提供参考。

近场热辐射的最新研究进展

主要从理论数值模拟和近场辐射实验研究的角度介绍了近几年在近场热辐射传热方面的最新研究成果。理论研究的焦点主要集中在石墨烯复合材料、人工加工或合成超材料等方面的传热研究。实验研究的焦点是实验室基于纳米尺度近场热辐射测量的设备制造与方法创新。目前实验上已经实现了最小距离仅为2 nm的极近场热辐射测量。近场热辐射的进一步研究可为热光伏、辐射制冷以及高效能源收集应用提供理论基础。