基于等效阻抗渐变变压器的宽带压控振荡器

设计了一种基于65 nm CMOS工艺的毫米波宽带压控振荡器(VCO)。分析了应用于宽带VCO的宽带化技术。针对高频相位噪声性能恶化这一问题,提出并设计了一种等效阻抗渐变变压器,以优化VCO高频段相位噪声。该压控振荡器输出信号频率为20.4~40.2 GHz,覆盖24~26 GHz、38~39 GHz两个5G毫米波通信频段。全频带内,相位噪声小于-102 dBc/Hz,品质因子大于180.9 dBc/Hz。

结构吸波材料多层阻抗渐变设计及应用

对多层阻抗渐变的吸波结构设计思想进行了分析,介绍了多层阻抗渐变思想在吸波层板和泡沫两类结构吸波材料设计上的应用。理论计算与试验验证结果均表明,采用多层阻抗渐变设计能够使吸波层板和泡沫的吸波带宽向低频拓展,同时显著提高吸波泡沫的吸收强度。具有三个阻抗渐变吸收层的4 mm厚吸波层板在5~18 GHz频段反射率小于-10 d B;具有六个阻抗渐变吸收层的22 mm厚吸波泡沫在2~18 GHz频段反射率小于-10 d B,其中在6~18 GHz频段反射率小于-20 d B,8~12 GHz频段反射率小于-30 d B。多层阻抗渐变设计是提高结构吸波材料吸波性能的有效手段。

阻抗渐变型丙烯酸复合涂层的可控构筑及其5G高频波段低反射高效电磁屏蔽研究

选用耐候性好、易加工、易成膜且保色性好的水性丙烯酸涂料作为基体,添加高效导电填料碳纳米管(CNT),通过添加不同比例的碳纳米管,以实现阻抗渐变型电磁屏蔽材料的有效构筑;当CNT质量含量达到1 wt%+5 wt%+25 wt%以及1 wt%+10 wt%+25 wt%时制备的多层级复合涂层,在K波段(18~27 GHz)与Ka波段(27~40 GHz),即5G高频波段表现出优异的低反射高效电磁屏蔽性能,电磁屏蔽效能(EMI SE)均可达到20 dB以上,且呈现出低反射的特点,吸收系数最多可以达到0.92.

宽频强吸收阻抗渐变结构设计与制备

复合结构被广泛应用于吸波材料设计,然而,宽频、高效的吸收性能需求给结构材料的研制带来了挑战。本文基于熔融沉积成型3D打印技术,以超导电炭黑(CB)/热塑性聚氨酯(TPU)为原料,设计了一种阻抗渐变的结构型吸波材料。根据多层结构反射率计算公式,结合有限迭代分析方法,构建阻抗渐变结构理论分析模型,推导结构等效电磁参数、输入阻抗、反射率的计算方法。所设计的阻抗渐变结构在2~18 GHz范围内可实现−10 dB的反射损耗,其中,在2.68~18 GHz范围内,达到了−20 dB的强反射损耗。分析阻抗渐变结构的电场、磁场和功率损耗,进一步阐述单元结构的微波吸收机制。实验结果与仿真结果较吻合,本文为宽频、高效的一体化吸波结构设计提供了一种技术途径。

面向飞机蒙皮的碳纤维预浸料吸波承载一体化层合结构设计

针对现有飞机复合材料蒙皮设计难以兼顾承载性能和吸波性能的问题,凭借碳纤维预浸料独特的力电特性,基于阻抗渐变原理设计了具有优异吸波性能的梯度碳纤维阵列,赋予结构吸波性能;利用碳纤维底板优异的承载性能,进行力学性能的增强设计。通过玻璃纤维层合结构(Glass fiber laminated structure,GFLS)电磁和承载性能的双增强设计,构造了吸波/承载一体化层合结构(Integrated laminated structure,ILS)。电磁仿真和试验结果表明:结构实现了薄厚度下(<5 mm)宽频段(5~18 GHz)、大角度(0°~70°)、高强度(平均吸收率>94%)的吸波效果。通过吸波机制研究发现了结构的谐振频率与碳纤维宽度成反比,碳纤维宽度逐层渐变的设计使结构在较宽频段范围内产生多个相近的强吸收频点,从而实现了宽频高强吸波。弯曲性能试验结果表明,一体化层合结构的比弯曲强度和比刚度相较同尺寸的玻璃纤维层合结构分别提升了86.8%和76.3%。本文通过在玻璃纤维预浸料铺层中引入碳纤维预浸料并进行结构构型设计,可实现结构吸波性能和承载性能的大幅增强,为飞机蒙皮的轻质隐身承载一体化设计提供了一种新的解决方案。

基于阻抗变换的VFTO测量现场标定装置宽带阻抗匹配技术

为了实现GIS VFTO测量的现场标定,需要一种可以将VFTO信号传导到真实管线上的馈入结构。考虑到VFTO的高电压和宽频带特性,设计了一种利用阻抗变换实现宽带阻抗匹配的同轴传输线结构。以锥形传输线为基础,研究了指数渐变、三角渐变和Klopfenstein阻抗渐变在宽带阻抗匹配方面的性能,并设计了用于真实GIS管线结构尺寸的阻抗变换模型。通过全波仿真软件,获得了3种模型的散射系数矩阵,并定量分析了结构长度和纹波系数对模型反射系数的影响。

高功率超宽带组合天线的设计与实验

为满足高功率纳秒脉冲的发射需求,设计了一种适用于高功率微波的超宽带组合天线,对比了将点馈式巴伦和直馈式巴伦应用于高功率超宽带组合天线后天线的驻波曲线和表面电场分布情况,分析了组合天线阻抗与尺寸的关系,利用Klopfenstein阻抗渐变线降低反射,利用可调平板调整天线磁偶极子面积以提升天线低频性能,并通过驻波测试实验加以验证。在此基础上,进行了高功率微波实验,在全底宽3 ns、峰-峰值121 kV、中心频率329 MHz高功率双极脉冲的激励下,可实现功率容量73 MW,有效电压增益1.97。

改进型磁绝缘线振荡器的设计和数值模拟

综合两种现有磁绝缘线振荡器的优点,对器件进行改进,将双渐变结构、轭流片和阻抗渐变三种增大功率的机制综合考虑,利用二维半全电磁PIC程序进行数值模拟,设计了一种新的改进型磁绝缘线振荡器,当外加电压为550kV,电流为35kA左右时,在L波段获得了6GW的峰值输出功率。

敷薄吸声层目标壳体高频吸声性能的改进方法

从应用角度对小目标壳体进行了高频近似,利用声传播理论和粘弹性理论推导了敷设薄吸声层多层结构的声场特性。提出用敷设多层粘弹性材料代替敷设单层吸声层,以实现吸声层的阻抗渐变。计算敷设多层薄吸声层结构的高频回声特性,并分析了吸声层阻抗渐变存在的规律及其对吸声性能的影响,给出了改善其吸声性能的方法。分析结果表明:吸声层总厚度相同时,具有合适阻抗配比的阻抗渐变结构能够改善吸声模型性能。最后,通过对敷设某型聚脲和橡胶材料多层结构的仿真,验证了结论的正确性。

TEM喇叭天线低频辐射分析与天线设计

在超宽带TEM喇叭天线的设计中,如何改善天线的低频性能是目前研究的关键问题。通过分析天线的阻抗渐变特性与时域辐射特性,设计了一种新型TEM喇叭天线,解决了天线末端反射的问题,提高了天线低频性能。与传统的TEM喇叭天线相比,新型TEM喇叭天线在全频段减小了方向图后瓣,提高了低频时天线辐射主轴增益,拓展了低频带宽。验证实验表明,该天线带宽为160 MHz^2.5 GHz,180 MHz主轴增益2.3 dB,全频段方向图后瓣小于-2 dB,尺寸为48.5 cm×38.1 cm×35 cm,同时兼顾了天线的小型化与低频带宽。

功能梯度材料在隐身方面的应用

功能梯度材料由于具有新颖的材料设计内涵、优异的特性以及广泛的应用前景,而受到科研工作者的广泛关注和高度重视。本文介绍了功能梯度材料的发展状况,综述了国内外的以聚合物为主体的功能梯度材料在声隐身与电磁波隐身方面的应用现状,探讨了功能梯度材料在声隐身与电磁波隐身方面进一步发展的方向和应用前景。

基于半导体激光器的脉冲整形技术

论述一种新的激光脉冲整形方法-利用任意形状的整形电脉冲直接驱动半导体激光器,产生与电脉冲形状一致的激光脉冲,作为高功率激光装置的种子光源。使用GaAs场效应管作为开关器件,使用超宽带脉冲触发场效应管产生整形电脉冲,引入阻抗渐变微带技术克服了触发脉冲损耗对级联场效应管数量限制,将整形电脉冲脉冲宽度扩展到10 ns。以整形电脉冲直接驱动半导体激光器,可产生脉宽为10 ns,时域调节精度为330 ps的任意整形激光脉冲。

不同电磁特性吸收剂的多层宽带吸波材料设计

简单有效的材料设计方法是最大程度发挥吸收剂吸波性能的关键。本研究提出了一种将匹配频率分别位于高、中、低频的三种高性能磁性吸波材料进行梯度叠层的设计方法。研究结果表明:利用此设计原理对球形羰基铁粉、片状羰基铁粉和片状FeSiAl合金三种吸收剂进行精确的阻抗渐变设计,充分发挥它们分别对高、中、低频电磁波的高效吸收,从而有效地拓宽了吸收带宽。设计总厚度分别为2.4和1.0mm时,反射损耗-8dB和-4dB以下带宽分别达到2-18GHz和2.2-18GHz,超过现有文献报道的吸波带宽。因此,这种多匹配频率材料阻抗梯度叠层的多层吸波材料设计策略不仅对于提高薄层吸波材料的带宽具有显著效果,而且对于宽带薄层吸波材料的研发具有指导意义。

电磁波吸收功能木基胶合板的制备与性能

以纳米炭黑为电磁损耗材料对木质基板进行表面电磁改性,以此为基础设计并制备连续渐变阻抗结构吸波胶合板,研究了电磁改性对木质基板微观形貌以及阻抗的影响,测试了胶合板吸波性能及其他理化性能。结果表明:纳米炭黑在木质基板表面形成均匀、连续、光滑的电磁改性涂层;胶合板对1.8~5GHz电磁波反射率小于-7dB,胶合板层数增加,反射吸收峰向低频方向移动,增加吸收层层数可拓宽吸波频段;胶合板厚度一定时,减少吸收层层数或增加匹配层层数,反射吸收峰强度减弱;胶合强度、静曲强度等其他理化性能均满足标准要求。开发的吸波胶合板在电磁辐射防护领域具有广阔应用前景。

一种新型平面结构的双陷波超宽带天线设计

为了避免现存的一些窄带通信系统对超宽带天线的干扰，提出了一种具有双陷波特性的超宽带天线结构。由于采用了渐变式阶梯阻抗匹配结构作为超宽带基础天线的馈电，使天线具有了宽阻抗匹配能力。通过在基础天线背面附加双偏T寄生单元和在辐射贴片上开窗的联合方法，实现了超宽带天线的双陷波特性。天线电流分布结果可以完全反映出在陷波频率下两种方法的谐振抑制作用，而且实验结果表明该结构的天线对WLAN（5.15~5.825 GHz）和WiMAX（3.4~3.69 GHz）频段的信号起到了有效的抑制作用，同时在工作频段内表现出较好的全向辐射特性。

电磁缺陷修复材料研究进展

研究了电磁缺陷修复材料在飞行器边缘、缝隙等表面电磁缺陷散射控制中的应用,阐述了其原理和发展状况。给出了表面电磁缺陷的基本定义,分析了其散射特点,并提出电磁缺陷修复原理及基本方法。电磁缺陷修复材料主要包括用于表面波抑制的磁性材料、用于窄缝隙保证电连续的导电材料和用于边缘散射控制的渐变阻抗材料等三类,重点介绍了用于边缘散射控制的渐变阻抗材料。该渐变阻抗材料基于图形渐变频率选择表面的概念,加载于边缘考虑平行极化和垂直极化两种情况,并与边缘锯齿化和未加载情况进行比较。从研究情况来看,经过恰当的材料选取和合理的阻抗梯度设计,渐变阻抗材料可以有效控制边缘散射,并能取得宽带效果。最后展望了渐变阻抗材料在电磁散射及电磁辐射领域的应用前景。

一款6.4 ppm/℃的低功耗带隙基准设计

设计了一款低功耗带隙基准,通过引入在温度超过某一温度之后的渐变阻抗,改善了带隙基准的温漂值,同时对传统的带有运放的带隙做出了改进,设计了一款低功耗的结构。仿真结果表明,在电源5V供电情况下,总体功耗为1.2μW,在温度范围-40℃~150℃,温漂为6.40ppm/℃。

基桩完整性检测中的尺寸效应及桩身阻抗变化效应

采用理论计算与模型试验相结合的方式,研究考虑桩身材料阻尼、桩侧土采用广义Voigt模型条件下,桩身缺陷纵向长度和桩身阻抗变化这2个因素对低应变检测结果的影响,发现模型试验与理论计算反映的规律非常吻合,桩身缺陷纵向长度尺寸会较为明显地影响桩身缺陷处的反射现象,而阻抗渐变程度的不同也会在时程曲线上有规律性地表现。理论计算与模型试验得到的结果可为实际工程中的基桩完整性检测提供指导,以减少误判风险。