一种基于嵌套结构的锁频锁相高功率微波振荡器仿真研究

高功率微波(HPM)产生器件通过增加慢波结构的过模比使得功率容量显著提高。嵌套型结构让过模器件的空心结构或内导体结构得到使用,同时嵌套型器件的低阻抗使得其与低阻脉冲功率源能良好匹配。基于内外嵌套结构提出了一种锁频锁相高功率微波振荡器。相对于传统的锁频锁相方法,提出了基于耦合波导实现锁频锁相的新方法。内外相对论速调管振荡器(RKO)产生的微波信号通过耦合波导泄漏到高频结构中,对电子束进行预调制,从而实现锁频锁相。另外,为实现内外高功率微波通道合成,设计了双通道功率合成器。在振荡器的工作频点,功率合成器能弥补振荡器两输出通道相位差,使得功率合成效率提高,合成效率为98.3%。在二极管电压575 kV,磁场强度0.6 T条件下,内外RKO的微波输出功率分别为2.2 GW和3.2 GW,频率差波动小于20 MHz,相位差稳定在10°附近;加载双通道功率合成器,仿真结果表明,微波输出功率为5.31 GW,功率效率32.2%。结果表明,嵌套器件在互锁状态时,振荡器饱和时间缩短,输出功率增大。

基于Pierce振荡器架构的BAW传感器读出电路

薄膜体声波谐振器(FBAR)不仅能作为手机射频前端的滤波器,还具有充当传感器表头的潜力。为实现对体声波(BAW)传感器输出射频信号的检测,设计一种基于Pierce振荡器的BAW传感器读出电路。读出电路采用双路差分方式,将体声波谐振器构成两路振荡器,一路作为参考电路用于检测外界环境等因素的干扰,另一路作为传感电路用于检测待测物理量。两路振荡器信号通过混频滤波得到由待测物理量引起的谐振频率偏移。然后通过放大与整形将模拟信号转换为数字信号,最后送入FPGA进行频率检测。以一个2 GHz的体声波质量传感器为例,给出电路各模块的设计方法,经各模块仿真以及信号转换电路的实验验证,电路可检测的最大谐振频率偏移量为99 MHz。

用于时钟芯片的Pierce晶体振荡器设计

分析了Pierce晶体振荡器的起振条件以及传统结构的局限性。基于CSMC0．5μmCMOS工艺设计实现了一种应用于时钟芯片的32．768kHz的Pierce晶体振荡器电路。采用自动增益控制（AGC）结构，提高了频率稳定性，降低了功耗；使用单位增益放大器稳定静态工作点，有效地减小了版图的面积。通过Spectre对电路进行仿真，结果显示，电源电压在1．5-5，5v电路输出频率都有较好的精度，最大的频率误差为0，085％，阿伦方差为2×10^-8／s，在3V电源电压下，静态平均电流仅300nA，版图面积为300μm×150μm，满足时钟芯片低功耗、高稳定性、较宽的电源适用范围和节约版图面积的要求。

自激振荡脉冲喷嘴结构参数配比试验研究

结构参数对自激振荡脉冲射流冲击效果存在着很大的影响,本文通过理论推导得出了自激喷嘴固有频率定性分析公式,并通过对上喷嘴直径为8-12.5 mm的低压大流量自激振荡脉冲射流喷嘴的系统试验研究,得到了其结构参数的最佳配比关系,并与以往文献介绍的高压小流量自激振荡脉冲喷嘴优化的结构参数配比相比较,根据定性公式分析引发差异的原因,结果对自激振荡脉冲射流喷嘴结构的设计具有借鉴价值。

基于能量结构的电力系统振荡分析方法

传统的电力系统振荡分析方法具有模型参数依赖程度高、计算复杂、只适用于离线分析等不足。从Dirac结构出发,研究基于量测信号的电力系统振荡在线分析方法,尝试为此方法建立理论基础。首先介绍了能量结构的基本概念及其Dirac描述形式,给出了一般电力系统的能量结构;然后介绍如何基于能量结构分析特定端口外的未建模动态对系统振荡的影响;最后将提出的方法运用于不同精细程度的电力系统振荡源定位问题,以此验证所提出的方法的正确性、可行性和通用性。由于能量结构的概念适用于电力系统中的各种设备,因此文中提出的振荡分析方法具有一般性,并且该方法完全基于量测信号进行分析,所以计算快捷、可行性高,可应用于振荡源定位、振荡类型在线辨识和分散协调的振荡控制中。

三腔渡越管振荡器高频结构的解析研究

从圆柱坐标系下Ｂｏｒｇｎｉｓ位函数的齐次标量Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程出发，引人慢波驻波概念及其场表达式，利用Ｂｏｒｇｎｉｓ位函数的边界条件及相邻子区公共界面上的场匹配条件，导出了三腔渡越管振荡器内角向均匀ＴＭ模的色散关系及场分布的解析表达式。运用该解析法求得三腔渡越管振荡器的谐振频率与实验中测得的微波频率一致，求得的场分布与数值法得到的场分布十分吻合。

阀式水力振荡器结构设计与性能参数研究

水力振荡器是近年来应用较为广泛的提速工具,采用水力振荡器可以有效地消除水平井和大位移井钻进过程中的托压效应,提高钻井效率。鉴于此,设计了阀式水力振荡器。在工具结构设计和理论分析的基础上,结合流体力学原理,分析控制阀运动过程中受力特征,建立控制阀运动数学模型。通过算例分析了控制阀的运动特性,研究了波动压力和振荡频率的变化规律。研究表明:工具的波动压力峰值随钻井液排量和钻井液密度的增加而增大,随节流孔最小高度的增加而减小,而复位弹簧刚度和动阀质量对波动压力峰值影响较小;工具振荡频率随钻井液排量、钻井液密度、节流孔最小高度和动阀质量增加而减小,随复位弹簧刚度增加而增大。所得结论可为工具的结构设计和现场应用提供技术指导。

采用不等径结构自激振荡流热管实现强化传热

针对不等径结构回路型自激振荡流热管,利用电加热板作为热源,通过改变加热板的输入功率以及加热板的位置,对其壁温和热传输特性进行了实验研究,并与等径结构回路型自激振荡流热管在相同的工质及充液率,相同的热管长度及倾角,以及相同的电加热热板位置等条件下的传热特性进行了对比分析.结果表明:不等径结构自激振荡流热管在中、低负荷情况下,可以起到明显的强化传热作用;而当不等径位置在热管的最下面、热源位置在变径区域的下部时强化传热效果最佳.

非对称型簇发振荡吸引子结构及其机理分析

旨在揭示频域不同尺度耦合时非对称动力系统簇发振荡的特点及其分岔机理,并进一步揭示快子系统多平衡点共存导致的不同簇发模式及其产生原因.以经典的蔡氏振子为例,通过引入非对称控制项及周期变化的电流源,选取适当参数,构建存在频域两尺度耦合的非对称动力系统模型.当周期激励频率远小于系统的固有频率时,将整个周期激励项视为慢变参数,得到随慢变参数变化的快子系统平衡曲线及其不同的分岔点以及分岔行为.重点分析了三种不同周期激励幅值下典型的非对称簇发振荡及吸引子结构,揭示其相应的产生机理.指出外激励幅值的变化不仅会引起不同稳定平衡点吸引域的变化,也会使得慢变量穿越不同分岔点的时间间隔发生变化,导致系统产生不同形式的簇发振荡.

结构参数对自激振荡脉冲射流固有频率特性的影响

运用流体网络理论建立了自激振荡脉冲射流装置的相似网络模型 ,分析了振荡射流喷嘴结构参数对喷嘴固有频率特性的影响规律 ,给出了喷嘴的设计原则。

掺镁铌酸锂微结构多周期调谐光学参量振荡器

从傅里叶展开三波耦合波方程出发,对准相位匹配光学参量振荡进行了初步的理论分析,同时对准相位匹配周期极化掺镁铌酸锂微结构光学参量振荡进行了实验研究。通过改变微结构周期,实现了信号光从1.45～1.72μm的输出,最小阈值为30μJ。在温度30℃,抽运功率为300 mW,最大信号光输出功率为56 mW,斜率效率达18.7%。由于掺镁铌酸锂微结构抗光损伤性能显著提高,无需在高温下进行运转,使得掺镁铌酸锂微结构光学参量振荡器在常温条件下实现连续运转成为可能。与同成份铌酸锂微结构参量振荡器相比,结构更加紧凑,易于实现小型化。

利用FN振荡电流测量超薄栅MOS结构的栅氧化层厚度

给出了一种利用 FN振荡电流的极值测量超薄栅 MOS结构的栅氧化层厚度和电子在栅氧化层导带中的有效质量方法 .利用波的干涉方法来处理电子隧穿势垒的过程 ,方便地获得了出现极值时外加电压和栅氧化层厚度、势垒高度、电子的有效质量之间的关系 .这种方法的最大优点是精确和简便 。

1998年青藏高原大气低频振荡的结构特征分析

使用 NCEP/NCAR再分析资料 ,研究了 1 998年夏季青藏高原大气低频振荡的结构特征。结果表明 :不同低频频率的遥相关水平结构既有相似的波列结构 ,也存在相异的特征。高原主体的低频振荡为相当正压结构 ,低频降水一般位于低频气旋性环流及低频气流辐合带内 ,利用高原低频降水可提前预测江南及高原南部的低频降水活动 ,高原和长江中下游及东北地区的低频降水存在同时加强和同时减弱的关系。

1998年夏季长江流域大气季节内振荡的结构演变及其对降水的影响

利用中国逐日降水格点资料和NCAR/NCEP再分析资料,对1998年发生在我国东部长江中下游流域的夏季持续性强降水过程中显著的大气季节内振荡(ISO)的三维结构演变等活动特征进行了分析。1998年夏季长江及江南地区的异常强降水对应着该地区强的ISO活动。利用位相合成方法,对长江流域两个典型的季节内循环周期的ISO降水、850 h Pa水平风场以及水汽和垂直速度等循环过程的时空分布特征进行了诊断分析。在低频环流场上,对流层低层的低频气旋和反气旋环流表现出交替在热带西北太平洋增强并向西偏北方向移动发展的特征,当异常气旋环流移动到长江流域上空时,长江流域正好位于气旋环流西南侧的东北风异常和西北太平洋上向西移动的反气旋环流西北侧的西南风异常环流汇合处的下方,引起该地区强降水的发生。在强降水阶段的ISO的垂直结构上,上升运动和水汽表现出从华南到长江流域自南向北移动的特征,强烈的垂直上升运动以及来自南方充足的水汽为增强长江流域地区的降水起到了重要作用。

振荡流底层拟序结构及其与泥沙相互作用研究

湍流拟序结构与泥沙及床面相互作用的机理,是目前国内外泥沙学术界研究的热点领域。本文针对单向流和振荡流底边界层的湍流拟序结构与泥沙相互作用研究状况进行了综述,重点论述了振荡流底边界层湍流研究的概况与今后需要开展的重点研究内容。

一种新型结构低阻抗渡越辐射振荡器

设计了一种不加栅网结构的低阻抗渡越辐射振荡器器件,器件阻抗为20Ω左右,采用同轴输出,具有所需导引磁场小、起振时间较快等优点,可望工作在重频和长脉冲状态。PIC粒子模拟表明,在输入电压和电流分别为550 kV和27.6 kA、约束磁场为0.8 T的条件下,在S波段3.175 GHz得到了平均功率大约4.0 GW的微波输出,束-波转换效率为26.4%。

磁绝缘线振荡器同轴慢波结构色散特性分析

同轴慢波结构是磁绝缘线振荡器的核心部分。从麦克斯韦方程组和弗洛奎定理出发,导出了磁绝缘线振荡器同轴慢波结构中TM模式的色散方程,并通过数值计算分析了此慢波结构的几何参数对磁绝缘线振荡器高频特性的影响,为磁绝缘线振荡器慢波结构设计提供了依据。

百瓦级全光纤结构单频掺铥主振荡功率放大器

报道了平均功率超过百瓦的单频掺铥全光纤结构主振荡功率放大器。使用线宽小于100kHz、中心波长为1.97μm的单频种子源进行级联放大,主放大器的斜率效率为50%。监测放大器的回光功率和光谱,没有发现受激布里渊散射以及其他非线性效应。通过增加泵浦功率,可以获得更高功率的掺铥单频放大输出。

喷嘴出口结构参数对自振射流振荡特性的影响

自振射流的振荡特性决定其自激振荡及冲蚀效果,受喷嘴出口结构影响较大,但其影响规律尚不十分清晰。首先从自振射流产生机理出发,分析射流频率组成及特性影响因素,探究出口结构与振荡特性的内在联系。基于信号检测手段,拾取不同出口结构下自振射流压力及噪声信号,实时调整射流作业围压以连续改变自激频率,同时对上述信号进行时频分析以实现射流自激频率及谐振腔声学固有频率的解耦。试验结果表明,扩口角度及扩口长度等喷嘴出口结构参数对自激频率具有显著影响,进而改变自振射流振荡特性。喷嘴扩口角度决定了射流自激振荡的产生与否,恰当的扩口角度能够促进射流剪切层涡环脱落,进而引起初始压力激励,而扩口角度为0°时无法产生有效自激振荡;当扩口角度由10°增加到40°时,自激频率先减小后增加;扩口角度亦会促进自振初生,一定范围内随扩口角度减小,其自振初生空化数呈增高趋势。扩口长度会影响自激频率及自振初生空化数,随扩口长度增加,自激频率减小而自振初生空化数增大。研究揭示了喷嘴出口结构参数对自振射流振荡特性的影响规律,并初步探究了其作用机理,同时定性讨论了喷嘴出口结构参数对射流自振初生空化数的影响,为深入认识自振射流振荡特性提供了支撑。

太赫兹折叠波导慢波结构止带振荡器

为实现太赫兹新频段的开拓,满足太赫兹应用对实用化功率源的需求,研发了太赫兹折叠波导慢波结构止带振荡器。器件工作在慢波结构的止带附近,利用高耦合阻抗的特点,完成强注波互作用,实现大功率、小尺寸的太赫兹源。实验验证的振荡器样管采用了折叠波导慢波结构,工作电压为23.1 kV,工作电流为150 mA,在振荡频率为124.45 GHz时,最大脉冲输出功率达到32 W。实验结果表明,该器件适于作为开拓新频段的探索,能够满足高功率、窄带宽需求的太赫兹应用。