A new spatial coherence model and analytical coeffi cients for multi-support response spectrum combination

In this paper, a new spatial coherence model of seismic ground motions is proposed by a fitting procedure. The analytical expressions of modal combination （correlation） coefficients of structural response are developed for multi-support seismic excitations. The coefficients from both the numerical integration and analytical solutions are compared to verify the accuracy of the solutions. It is shown that the analytical expressions of numerical modal combination coefficients are of high accuracy. The results of random responses of an example bridge show that the analytical modal combination coefficients developed in this paper are accurate enough to meet the requirements needed in practice. In addition, the computational efficiency of the analytical solutions of the modal combination coefficients is demonstrated by the response computation of the example bridge. It is found that the time required for the structural response analysis by using the analytical modal combination coefficients is less than 1/20 of that using numerical integral methods.

分布式空间功率合成效率研究及系统建设

目前,分布式导航压制策略被广泛应用于干扰装备,以实现对抗干扰平台的超自由度干扰。然而,由于干扰设备种类繁多,安装和部署条件各异,致使各节点同步能力的欠缺。通过运用高精度时统、高精度定位接收机和激光测距仪等先进技术工具,构建了一个分布式压制干扰系统。该系统能够支持高精度分布式导航压制实验的研究分析。

新型风浪联合发电浮式平台浮筒-立柱-浮子多尺度流场演化与荷载特性

风能波浪能联合发电是实现“海上风电+”融合发展的最新模式,而风浪联合发电结构浮式平台中浮筒、立柱和浮子存在不同尺度的圆柱间干扰效应,对整个结构体系的荷载分布和整体稳定影响不可忽略。提出一种适合中国南海海况的新型风能-波浪能联合发电结构体系,再基于延迟脱体涡模拟方法分析平台内部波浪场演化过程,揭示平台区域水质点能量分布特性以及多浮体干扰机理,最后对比研究浮子对风浪联合发电平台水动力荷载的影响特性。结果表明:浮子的存在影响到两种平台各区域的水体能量变化,最大能量分布区域由波浪传播起始位置区域转变为浮子影响下波浪非线性干扰强烈的区域;浮子顺向波浪力最高达到8.27×105量级,较单浮子增幅22.3%,风浪联合发电平台中间立柱顺向波浪力极值荷载较半潜式平台减幅11.3%,但使得平台立柱所受顺向波浪荷载能量部分往高频转移。研究结论可为此类新型风浪联合发电结构体系水动力荷载设计提供科学依据。

空间功率合成技术在干扰领域的关键问题分析

空间功率合成是大功率射频设备研制的关键技术之一。针对现有导航干扰设备体积过大、功率较低和带宽较窄等问题,通过对功率合成技术研究现状进行总结,重点对空间功率合成技术的主要类型进行了深入分析。在此基础上简要对比了空间功率合成中各类数字波束合成技术类型的优缺点。同时基于导航干扰领域发展现状,对空间功率合成技术在导航干扰领域应用的技术瓶颈进行了分析,并从器件功率容量、电磁兼容要求和信号工作带宽方面总结了有待解决的问题,提出了导航大功率射频干扰站研制方向。

基于同轴波导的1分16功分器的设计与实验

针对高功率固态源多路功率分配技术的需要,设计并研究了一种基于同轴波导的多路功率分配器件。通过分析同轴波导传输特性与阻抗匹配理论,利用电磁仿真软件设计了一种S波段1分16功分器模型,并加工出实物进行实验测试。实验结果表明:该功分器在2.28~2.86 GHz,相对带宽约23%频率范围内,输入端反射系数S11≤-15 dB;在2.37~2.57 GHz,相对带宽约8.1%频率范围内,输入端反射系数S11≤-20 dB;输出幅度不平衡度±0.1 dB,相位不平衡度±5°。该功分器满足输出幅度与相位一致性要求,可应用于S波段百瓦级连续波功率分配。

159WX波段固态空间功率合成放大器

根据径向波导的主模特性,提出了一种基于径向波导的空间功率合成系统和它的简化模型.利用HFSS(High Frequency Structure Simulator)软件,开发出了16路宽带空间功率合成电路和159W X波段放大器模块.结果发现,无源合成网络在整个X波段合成效率都优于88%,放大器模块在其工作频率内(11.9GHz^12.3GHz),合成效率优于83%.

高功率微波空间功率合成的初步研究

针对目前高功率微波相位难以精确控制的情况,结合高功率微波空间功率合成的应用,对有源天线阵列的平行波束和交叉波束的空间功率合成作了初步研究。分析表明:当关注的是远区主方向邻近的小立体角区域时,若能做到控相激励,宜采用紧凑阵的平行波束合成;若不能控相,宜采用稀疏阵的平行波束合成。当关注的是远处目标物邻近的区域时,若能做到控相激励,宜采用紧凑阵的平行波束合成;若不能控相,则宜采用稀疏阵的交叉波束合成,但波束交汇区域能量呈网状分布,进行阵布局、倾斜角设计时,要在目标尺度、目标距离、单源功率、工作频率等诸多因素间权衡考虑。

宽带基片集成裂缝波导空间功率合成器

谐振式裂缝波导空间功率合成器,尽管有较高的合成效率,然而其狭窄的工作带宽(3 dB相对带宽不到5%)、繁琐的机械加工工艺和笨重的体积等缺点,极大地限制了它的进一步应用。为了克服以上缺点,采用行波技术和基片集成波导(SIW)技术,研制出了轻便的宽带基片集成裂缝波导空间功率合成器,它的相对工作带宽可达到30%以上,加工工艺为传统的平面工艺,其尺寸、重量和加工成本大幅减小,加工精度和生产效率大幅提高。

一种新型Ka频段功率合成放大器的设计

为了提高Ka频段功率放大器的输出功率,设计了一种新型的毫米波波导内空间功率合成放大器.采用魔T功率合成器和波导-微带双探针转换实现的波导内空间功率分配/合成网络,在毫米波频段实现了宽带、低损耗、幅相对称的四路功率合成放大器.该毫米波功率合成放大器的合成效率,在25~29GHz高于82%,在25~28GHz高于86%.

Ku频段80W连续波空间功率合成放大器设计

提出一种基于WR-140波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的高效空间功率合成方案,并采用GaAsMMIC为推动放大级,MFET为末级功率放大器的两级放大结构,在15.7～16.2GHz频率范围内合成了饱和最大44W连续波功率。接着,采用一种具有渐变匹配结构的宽带波导功分/合成器将两个上述功放模块合成,在15.7～16.2GHz频率范围内实现了饱和最大82W连续波功率输出,合成效率最高达85%,附加效率高于14.5%,在Ku频段实现了高效合成与大功率连续波输出。

基于抛物面天线阵的空间功率合成技术

为提高微波空间合成的效率和经济性,提出了一种基于抛物面天线阵的空间功率合成技术。采用抛物面天线作为天线阵列的基本辐射单元,综合考虑空间功率合成效率和相位一致性之间的关系,通过数值分析和理论公式对比得出:合成效率只与单元的幅度和相位有关,与合成单元的数量无关。对阵列单元、天线阵的合成效率进行了软件仿真,得到的合成效率约为92%。结合实验结果,分析了影响合成效率的因素和提高合成效率的方法。

密集阵高功率微波空间功率合成

对基于矩形阵列的高功率微波二维密集阵阵列合成进行了研究。仿真分析了均匀矩形栅格阵列的远场方向图,结果表明采用密集阵可以实现高效的、具有确定主波束的空间功率合成。并分析了阵元间距及阵元初相位对阵列空间功率合成的影响,结果表明:阵元间距越小,栅瓣越少,主波束宽度越宽,具有确定主波束的临界距离越小;当目标高度超过阵临界距离时,阵元初相位相差越小合成效率越高,阵列初相位分布范围超过π/2时,阵列得不到确定的主波束,进行阵列设计时应充分考虑阵元间距及初相位对阵列合成的影响。

32路X波段径向波导空间功率合成系统研制

为突破单个固态功率器件在微波毫米波频段功率输出能力较低的限制,我们根据径向波导中主模TM00波电磁场的轴向对称性,提出了径向波导空间功率合成技术。并利用HFSS(高频电磁场仿真软件)和ADS(高级设计系统)软件,研制出了一款32路X波段径向波导空间功率合成系统。仿真和实验证明,从8.6GHz至12.3GHz,这种径向波导无源空间功率合成系统的插入损耗小于1dB,反射损耗小于-15dB,合成效率大于80%。

用于抛物柱面空间功率合成天线的功分喇叭阵列

提出了一种用于偏馈抛物柱面反射天线的功分喇叭。由于改善了口面上的电磁分布,该功分喇叭可以让馈源阵列的栅瓣电平抑制到-28 dB。用FEKO进行仿真发现,与传统用角锥喇叭阵列作为馈源的抛物柱面反射天线相比,使用功分喇叭直线阵列可以使空间功率合成天线的效率从68%提高到80%,同时天线的增益也能增加0.7 dB。

宽带高效径向波导基空间功率合成技术

为获得振幅和相位一致性较好的空间功率合成结构，对径向波导电磁场分布进行了理论分析，推导出径向波导内存在TM00主模。根据TM00波电磁场的轴向对称性，提出了径向波导功分器的简化电磁模型和等效电路。并由此研制出了性能良好的x波段159w固态功率放大器。在整个x波段，无源合成网络的合成效率都大于88％。含单片微波集成电路芯片（MMIC）的整体合成固态功放合成效率在整个MMIC工作频率范围内（11．9～12．3GHz）大于83％。

三相-两相牵引变电所用无功动态补偿与谐波治理混合系统的研究

针对单相牵引负荷波动性大,随机性强,造成大量谐波、无功及负序分量的特点,提出一种应用于电气化铁路的单相无功动态补偿与谐波治理混合系统(hybrid var and harmonic dynamic compensator,HVHC)。系统由混合型有源电力滤波器(hybrid active power filter,HAPF)及静止无功补偿器(static var compensator,SVC)组成,其中SVC包括晶闸管投切电容器(thyristor switched capacitor,TSC)和晶闸管控制电抗器(thyristor controlled reactor,TCR),用来动态连续补偿无功功率,HAPF用来动态抑制电网及无功补偿装置产生的谐波,电力机车产生的负序分量可通过在平衡变压器接线方式下控制2个牵引供电臂的负载来消除。提出HAPF和SVC复合控制策略及分频控制方法,可有效地消除两者之间的耦合,提高单相系统谐波及无功电流的跟踪精度,克服电网电压畸变对系统的影响。仿真及实验结果证明该系统响应速度快,抗干扰能力强,治理效果满足要求。

基于时间反演电磁波的稀疏阵列单频信号空间功率合成

基于时间反演技术,建立了稀疏阵列单频信号相干合成的数学模型,定义了合成效率函数概念,推导出合成信号幅度最大时刻目标点合成效率值的统计特征与相位误差及阵元数的关系表达式,并通过理论分析与仿真计算研究了相位误差对时间反演单频信号合成效果的影响.分析表明,当其他参数确定时,假设相位误差服从一定范围的均匀分布,且相互独立,则峰值功率时刻的合成效率均值与阵元数无关,仅与误差分布范围有关;峰值功率时刻的合成效率方差与两者均相关,且误差分布范围确定时,阵元数越大,峰值功率时刻的合成效率方差越小.仿真计算结果表明,即使存在一定的相位误差,利用时间反演技术,仍可实现单频信号在目标点邻域的相干合成及能量聚焦;对相位误差的控制精度应结合需求与实现条件折中考虑.本文的方法与结论可为研究稀疏阵列功率合成在高功率微波武器等技术中的应用提供理论依据.

X波段8路波导功分器/合成器

波导结构具有传输损耗低、功率容量大的特点。本文提出了一种基于波导结构功分器/合成器设计方法,并利用CST2014软件设计了一款X波段8路波导功分器/合成器。仿真与测试都显示其性能良好,在整个X波段插损小于0.05dB,反射损耗大于15dB,中间大部分频段（8.8~12.2GHz）反射损耗优于20dB。

阵馈抛物柱面天线合成超宽带高功率微波

在时域推导了超宽带脉冲空间功率合成的条件,得到了多路脉冲信号在极化方向相同,幅度、波形一致的条件下,可实现最大化功率输出的结论。基于此提出了一种阵馈的抛物柱反射面天线。采用10喇叭单元叠状排列形成一维馈源阵列放置于焦线上,照射抛物柱反射面后形成相干脉冲,在主轴方向合成超宽带高功率微波波束。仿真结果表明,该阵馈天线较最优口径的单馈源天线,远场辐射功率密度提高了87倍以上,且波束宽度由66°减为8°,实现了超宽带高功率微波的高效空间功率合成。

Ku频段高效50W连续波空间功率合成放大器

设计了一种基于WR-140波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的高效空间功率合成网络,采用4个GaAs MMIC为推动放大级、4个MFET为末级的合成功率放大器,在14.0-14.5 GHz频率范围内,最大饱和连续波输出功率56 W,合成效率高于86%,附加效率最高达23%。该合成器结构紧凑,扩展性好。