2(1/2)D(FD)~2TD Method and Its Application to an Antenna in Water

A novel 212DFDTD method aiming to deal with dispersive media is developed. It is named as 212D(FD)2TD method. The main idea of it is to represent the constitutive equation by a convolution in time domain. Consequently, this newly developed method is used to analyze some of the characteristics of an ideal line antenna in pure water. A good agreement with the former experimented results is obtained.

无线射频压裂滑套系统模拟试验研究

将无线射频识别(RFID)技术应用到油水井压裂中,能够很好地解决现有压裂滑套存在的压裂级数受限、操作非智能等诸多问题。因井下工况复杂,理论分析与实际应用差别较大,为进一步系统地探究井下无线射频系统的开发应用,使用三维软件设计无线射频滑套模拟试验台,对标签的运动状态进行理论分析,并建立室内模拟试验平台,系统地进行井下相关试验。试验结果表明:标签选择有铁氧体磁芯,且天线绕制形式选用单层螺线管线圈,可以提高整个系统的性能;在系统电感值相同的情况下,单层螺线管天线轴向长度对阅读器模块能识别的标签最大通过速度有积极的影响;标签天线线圈与阅读器天线线圈平面之间的角度也会影响标签的识别率。研究结果对井下无线射频系统的开发应用具有一定的指导作用。

植物光合作用原初反应与电子传递调控

光合作用是地球上最大规模的能量物质转换和生物固碳过程,是绝大多数生命生存和发展的物质基础。光反应是光合作用的第一步,其调控机制对于植物的生长至关重要。近年来随着分子生物学、结构生物学等现代学科交叉融合发展,许多经典光反应调控途径的分子元件得以深入解析,多种新的调控机制逐渐浮现。文章简述了光合作用光反应过程,并结合国内外最新成果重点讨论了捕光和电子传递链调控机制。相关研究不仅加深对光合作用的认识,而且对优化植物生长进而解决能源粮食等重要问题具有潜在应用意义。

基于GNSS双天线测姿的水位监测方法

水位监测是雨水情监测预报“第三道防线”中的重要内容,精确、实时的水位监测在洪涝灾害防御中至关重要。水位计是最常见的水位测量工具,其能有效测量特定区域的相对水位信息,但往往存在成本较高、空间分辨率较低等问题。由于全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R)技术具有低成本、高时空分辨率的优势,因此提出了一种基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)双天线测姿的实时水位监测新方法。该方法通过双差观测组合,消除了卫星钟差、接收机钟差、电离层延迟、对流层延迟等误差。为了验证该方法的稳定性和可靠性,在北京市东沙河站开展现场试验。2023年6月5日至7月10日的实验结果表明该方法可以实现1 Hz的水位监测,与现场水尺数据相比,均方根误差为2.88 cm。

基于液态水的频率可重构天线

本文提出了一种基于液态水实现频率可重构的天线。该天线采用微带线馈电,由金属臂、开关水槽和水槽阵列构成,通过控制加水水槽的数量和位置来改变天线结构,同时改变介质介电常数实现频率可重构特性。利用Ansoft HFSS软件进行建模仿真,结果表明当水槽组阵中不填充液态水时,天线工作在4.4 GHz。当往开关水槽中填充液态水、结合水槽组阵中不同加水方式能实现2.92 GHz-5.48 GHz的较宽范围的频率调谐。该天线结构简单、成本低,能被广泛应用于WIMAX无线通信。

油水两相流超低含水率微波相位检测方法

原油外输过程中超低含水率的在线精确测量对确定原油的品质和保障原油交易时双方的利益有重要的意义.电磁波在含水原油介质中传播时会发生幅值衰减和相位移动,天线作为一种接收和发射电磁波的基本结构,被广泛运用于微波测量系统中.针对天线的谐振特性,设计了一种基于双天线法的超低含水率测量微波传感器,通过测量传感器S21幅值和相位的变化,感测出油水两相流中的含水率.采用COMSOL Multiphysics软件实现了对传感器结构的优化;通过分析传感器的S21响应与含水率变化关系,确定了传感器测量超低含水率的可行性,发现了适合传感器工作的频率范围.采用油水静态混合乳化实验和油水流动实验测试对仿真结果进行了验证.在4.64 GHz频率处,S21幅值和相位随含水率均呈线性变化,S21相位值测量灵敏度高,适用于0~3.00%范围内的含水率测量.随后,根据实验的相位结果,建立了0~3.00%超低含水率范围的油水乳化静态实验和动态实验含水率预测模型,在95%置信概率时,两个模型绝对误差均优于±0.1%.基于本研究给出的微波含水率测量传感器,其油水乳化实验测得含水率可以在一定程度上代替油水动态实验的测量结果.

燃气热水器上智能浴控器的研究与应用

由于燃气热水器不可安装于浴室中,调温难是用户的痛点之一:特别是给零冷水燃气热水器的预热巡航功能下发启动指令的时候,如果能够在浴室操作就十分方便,目前行业已经有许多燃气热水器用的智能浴控器方案,使燃气热水器操控可以实现远程操控,但由于家庭干扰因素较多,部分产品通讯受限。本文基于针对燃气热水器浴室中使用智能浴控器需有低功耗、远距离、抗干扰的要求,探讨天线选型、天线结构、天线安装位置等对无线通讯距离的影响。通过选择合理的天线结构、优化天线安装位置,实现了在普通家庭环境中出现干扰因素下的远距离低功耗传输,对行业进行智能浴控器设计有指导意义,解决了用户在使用终端的调温需求,以提升产品的自身竞争力。

甚低频远程遥控信号传输特性分析及接收方法

分析甚低频电磁波传播路径与方式,给出场强的计算公式。推导了海水中的基本电磁波方程,分析了电磁波的入水深度和入水后相位的变化,特别是电场和磁场分量从水面传播到水下时场强的衰减,并初步估算了甚低频遥控信号的入水深度。采用正交天线,不论信号来自任何方向,它接收到的都是最大值。

螺旋天线原油含水率测量仪的误差分析与校准

天线是射频法原油含水率测量仪的关键部件。分析采用平行天线和螺旋天线的含水率测量仪在检测原理上的差异,使用研制的螺旋天线原油含水率测量仪进行含水率重复性实验,实验数据分析表明,含水率在40%-80%时,由于原油发生相变,在该区间,含水率测量仪的线性度变差。针对上述问题设计含水率测量误差校准方法及流程,采用分段线性插值法进行含水率全区间测量误差校准,在模拟管道平台和油田井场进行多次重复实验。实验结果表明:所研制螺旋天线含水率测量仪可实现全区间含水率测量,和油田仍普遍使用的蒸馏法含水率测量方法相比,含水率测量误差在5%以内。该仪器可为数字化油田、智能分层采油和注水提供含水率测量数据。

Turbo-BLAST系统中基于容量的天线选择和功率分配算法

在不完全信道状态信息条件下,提出了一种适用于Turbo-BLAST系统的天线选择和功率分配算法。所提算法以信道容量最大化为准则,从所有天线中选取一组天线子集用于发射,并对选择的天线子集进行注水功率分配,以充分利用Turbo-BLAST系统的空间复用增益并提高信道容量。在接收端,采用Turbo原理对接收信号进行迭代检测以改善系统的误比特率性能。仿真结果表明采用所提算法不仅可以显著提高系统的信道容量,而且误比特率性能也得到明显的改善。

一种新型的低剖面定向45°线极化水天线

本文提出了一款具有高前后比的45°线极化水天线.天线利用电偶极子作为馈电结构,实现了边射的辐射特性.通过减小电偶极子与地板之间的距离,能量被束缚在电偶极子与地板之间,减少了水介质损耗所引起的能量.天线的反射系数在828～873 MHz频段内小于-10d B.在整个工作频段内,天线的增益在7. 73 d Bi左右,辐射效率达到了70%以上.

极板式多频电磁波测井探头设计与模拟

多频电磁波传播测井能够测量不同径向深度地层的介电常数和电导率,区分油水层并对复杂储集层作出评价。结合国内外研究现状,研究模拟了谐振腔式天线,并设计了极板式双发-八收的包含4个工作频率(20 MHz、100 MHz、500 MHz,1.0GHz)的电磁波测井探头。利用时间域有限差分法模拟单频信号和脉冲信号在地层中的传播特征。初步研究表明,设计的仪器探头能够探测井周地层的特性,为进一步研究打下基础。

基于Vivaldi天线的原油含水率测量仪设计

微波透射法原油含水率测量仪设计的关键点是微波传感器的小型化,即要求微波传感器的辐射口径面必须小于油管的内径。为解决这一技术难题,一种辐射口径面为70 mm×2 mm的Vivaldi天线被提出,由于该天线的2 mm厚度远小于油管内径,因此可应用于任意尺寸油管进行含水率测试,非常符合微波透射法含水率的测试需求。通过测试结果可以看出:所设计的Vivaldi天线工作频带为2.5~8 GHz(工作带宽为110%)。将所设计的Vivaldi天线应用于微波透射法原油含水率测量仪作为微波传感器,分析传输系数与含水率之间的变化关系。测试结果表明:Vivaldi天线在0~100%范围内测试的绝对误差小于7%,而在10%~85%范围内绝对误差小于5%。该实验结果,为以后测量系统实现含水率的高精度测量和在线测量提供理论依据和实际参考。

不完全信道状态信息条件下Turbo-BLAST系统中注水天线选择和功率分配算法

该文针对信道估计有误差情况,在不完全信道状态信息条件下提出了一种适用于Tur-bo-BLAST系统的天线选择和功率分配算法,发送端在总功率约束条件下,依据信道状态信息进行发送天线选择,并对选择的天线进行注水功率分配,以获得最大化信道容量。在接收端,采用Turbo原理对接收信号进行迭代检测,以改善系统的误比特率性能。仿真结果表明,采用所提算法不仅可以显著提高系统的信道容量,误比特率性能也有所改善。

无线电波水下接收

无线电水下通信,已经成为一个人们关心的研究领域,分析了海面上地表波,垂直极化波和水平极化波三种电波,入射海水后水下传播的情况;电波水下的传播特性;导出了有利于水下接收的天线形式和水下天线的参数。

层析法微波辐射计遥感反演云液水含量的二维垂直分布

通过机载双天线微波辐射计的观测数据层析反演出云液水的空间分布是一个有限角度的图像重建问题。为提高这一反问题的适定性,本文对已有的正则化方法进行了改进:根据云液水的分布特征选择W1,2空间范数的离散形式作为正则项;通过数值模拟试验确定双天线仰角的最优设置方案为(30°,90°)等。为避免已有方法中对目标函数进行线性化处理而产生的模型误差,采用L-BFGS-B算法对非线性目标函数直接求解。按照侧边界内云液水分布是否已知将反演模型分为已界模型和未界模型。已界模型的反演结果表明,反演误差在8.6%～12.3%之间,反演图像可以反映出不同云型的结构特征。敏感性试验表明,影响反演精度的主要因素为投影数据的角度分辨率、辐射计观测噪声以及侧边界云液水分布的不确定性;受云液水含量、正则算子特性及边界因素的综合影响,不同云型的反演精度存在差异。为使微波辐射计探测云液水分布能够独立于其它探测手段,本文针对未界模型提出嵌套反演方法。数值模拟试验表明,嵌套反演方法可以为目标区域的反演提供足够的侧边界信息。

一种毫米波复合波导天线零件高压水去毛刺技术研究

针对某毫米波复合波导天线零件加工后毛刺多,且与基体附着力强,提出了新的去毛刺要求。通过高压水去毛刺技术实现了"十"字缝、缝隙、功分枝节、窄细筋壁直角等典型结构边缘毛刺的完全去除,零件表面没有损伤,腔体锐边保持完好,解决了该类复合波导天线零件毛刺去除的技术难题。

基于射频法的原油含水率测量技术研究

原油含水率是石油开采过程中一项重要参数,实时并准确地测量原油含水率可以有效评估油井的生产状况及产能。研究基于射频法的原油含水率测量技术,设计了实时测量系统。系统主要包括:射频天线、主控与处理单元、激励信号产生模块、功率检波模块、存储及显示模块等。通过仿真优化及试验对射频天线进行了结构及参数设计,对测量系统的各个功能模块进行了安装与调试,通过室内试验设备对系统进行了大量的含水率测量试验,试验结果表明系统能够实现含水率的实时测量功能。系统测量精度较高,对不同含水率的混合液区具有很好的区分度。测量系统在技术上是可行的,为射频法原油含水率测量技术的应用研究提供了有价值的参考。

架设于防风罩内热天线的散热处理方法研究

用于对空监视的陆基岸基雷达大部分已加装了防风罩,在S、L、X波段雷达已大量应用防风罩。电扫描技术也已广泛应用于监视雷达,热天线逐渐成为雷达的主流。随之而来的热天线散热问题也突显出来,普通监视雷达设计之初是基于工作在露天环境中的,通常由水冷对发射模块进行冷却,再由冷却柜将热量散发到自由空间中。现役雷达发射机的平均功率越来越大,已经达到几kW至几MW,产生的热量也随之增多。防风罩内部的热量散发成为不可忽视的问题,其聚热效应使温升明显增加,成为夏季雷达发射系统故障高发的一大诱因。文中从一个具体的应用实例入手,研究热天线进入防风罩后的散热方法,以求为雷达提供良好的工作环境,发挥雷达的最佳效能。

射频法原油含水率测量中的幅度检波方法分析

原油含水率的测量是监测油井储层特性和评价强化开采效果的重要参数,也是油田生产的重要参数。射频法测量原油含水率是根据不同比例的含水原油呈现出不同的介电损耗,不同的介电损耗对射频信号幅度产生不同程度的衰减。为此本文提出接收天线与发射天线共同作用的双天线结构模型,推导了不同比例含水原油中接收天线上电压幅度。测试结果显示:理论推导的电压幅度与实际测得的电压幅度一致性较好;且双天线结构相比传统的单根天线或单个检测电阻对原油含水率测量具有更明显的区分度。双天线上电压经幅度检测模块解调成直流电压,根据本文拟合的公式,可实现对原油含水率的测量。