VHF频段小型化千瓦级GaN功率放大器

为了满足VHF频段对高功率放大器小型化的需求,设计并制备了一款基于05μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺的VHF频段小型化千瓦级功率放大器。通过采用多节微带电容网络和高介电常数的印制电路板(PCB)实现了末级功率放大器匹配电路的小型化;以高通滤波器作为级间匹配电路,在减小电路尺寸的同时,提高了链路增益;采用混合集成工艺,实现了电源调制器、前级驱动功率放大器和末级功率放大器等各单元的小型化高密度集成。测试结果表明,在024~030 GHz频带内,该功率放大器的工作电压为50 V,工作脉宽为100μs,在占空比10%、输入功率10 dBm的工作条件下,带内输出功率大于1000 W,功率附加效率约为60%~69%,功率增益大于50 dB,功放体积为46 mm×30 mm×6 mm。

VHF频段调频广播信号传播特性的测量分析与优化策略

调频广播主要在甚高频(Very High Frequency,VHF)频段传输。VHF频段具有传播距离远、穿透力强、信号稳定等优势,但易受多种因素影响。基于此,首先介绍VHF频段的基本特点和调频广播信号的技术参数,其次介绍VHF频段调频广播信号传播的测量过程,最后从天线的设计和布置、调制、编码技术的应用等方面,提出改善VHF频段调频广播覆盖效果的策略。

山区峡谷内河航道VHF系统的设计研究

甚高频(VHF)作为当前船舶航行、调度指挥、应急救援的国际通用通讯手段。近年来,VHF在沿海地区取得了较好的覆盖及应用效果,但在山区峡谷内河航道组建VHF通信网一直是困扰技术人员的难题,光靠常规的站点选址、建设密度、天线高度、覆盖范围以及电台功率的配置、天线规格选择等技术要素难以实现高效、稳定的覆盖要求。为了解决山区峡谷内河航道组网的难题,通过分析目前存在的问题及相关影响因数,文章提出了采取全向天线+定向天线+船载天线相结合的设计方案,该方案充分利用了沿线运营商高位通信基站及航道工作船资源,提高山区峡谷内河航道VHF覆盖范围和通信质量,确保航行安全。

海上通信浮标的优化设计——基于VHF与北斗系统的技术整合研究

传统VHF与北斗系统定位中存在精度不足、数据交互效率低的问题,基于此,文章设计了一种基于VHF与北斗系统技术的整合方案。该方案选用国产FPGA芯片,型号为PH1A90SFG484,能够在短时间内同时处理多个信号通道,大幅提升频率测量准确性。实验结果表明,该方案精度达到1×10^(4) Hz,通过优化接口设计,实现设备间的高效数据交互,为通信浮标设计提供有力支持。

有关“避碰规则”中增加VHF条款的探讨

随着航运业的发展和船舶通航密度的增大，VHF通信在船舶避碰中的使用越来越广泛。为了使其在协助船舶避碰中发挥更有效的作用，建议在“避碰规则”中增加VHF条款，并就此提出了看法。

VHF钳型传感器在线检测110kV XLPE电缆局放

基于电磁耦合法检测原理 ,研制了一套用于 110kV高压XLPE电缆局部放电在线检测的VHF宽频带 (3～ 6 0MHz)钳型电流传感器 ,它灵活方便、操作安全、抗干扰性强。试验表明以该传感器为测量单元的VHF检测系统检测性能良好 (灵敏度 <5 pC) ,优于传统的IEC6 0 2 70检测方法 ,适于高压XLPE电缆现场在线检测。

基于三亚VHF雷达的场向不规则体观测研究:1.电离层E区连续性回波

基于三亚(109.6°E,18.4°N)VHF电离层相干散射雷达观测,分析了我国低纬电离层E区场向不规则结构连续性回波的发生特征.研究结果表明:白天,E区连续性回波的多普勒速度范围为-50至25m/s,多普勒宽度主要分布在20至70m/s;连续性回波的高度大约以1km/h的速度缓慢下降,与偶发E层(Es)底部所在高度(hbEs)有很好的相关性,表明在背景电场影响下,Es经梯度漂移不稳定性产生场向不规则结构,引起E区连续性回波.夜间,E区连续性回波的多普勒速度范围为-50至50m/s,多普勒宽度为20至110m/s,回波在时间-高度-强度图上常呈现多层结构,可能与潮汐引起的多个离子层相关;而E区连续性回波的短暂中断,以及120km以上高E区连续性回波的发生,则可能归因于赤道扩展F极化电场的影响.此外,对E区连续性回波多普勒速度与全天空流星雷达风场观测的比较发现,在100km以下,多普勒速度与子午风场有很好的相关性.

基于三亚VHF雷达的场向不规则体观测研究:2.东亚低纬电离层E区准周期回波

中低纬电离层E区不规则体准周期雷达回波现象,在地球不同经度区被观测到并开展了有关研究.本文利用三亚(109.6°E,18.4°N)VHF相干散射雷达2011年2月6日的观测,第一次给出了中国低纬电离层E区准周期回波的发生和变化特征.观测结果表明:准周期回波发生在地方时夜间2100—2200LT的110km高度上,与连续性回波可同时发生;准周期回波斜纹在雷达探测的高度-时间-强度(HTI)图上可延伸5～20km,持续时间为5～15min,回波斜纹高度随时间以20～30m/s下降,斜纹在HTI图上彼此间隔10km和10min左右.此外,雷达回波多普勒谱和雷达干涉分析显示不同高度准周期回波的多普勒速度随高度-时间表现出不同的变化趋势,与回波条纹斜率无明显联系,不同高度准周期回波对应的不规则体在东西方向也表现出截然不同的运动特征.分析结果表明,三亚电离层E区准周期回波的发生可能并不是由散块Es随着中性风周期性的经过雷达探测区域所致,而可能和Es中的扰动结构相关.

针-板局部放电VHF信号与放电量之间的等量关系

为研究局部放电高频信号与视在放电量之间的关系,系统推导了针板空气间隙局部放电甚高频(VHF)信号的峰峰电压、累积能量与视在放电量分别存在的线性函数和二次函数关系,通过大量的实验数据进行了验证,从理论和实验上证明了用标定的方法可解决高频法测量局部放电的定量问题。比对研究表明,在极不均匀电场的情况下,由于存在的空间电荷对放电的发展有阻碍,使得空气间隙距离越大其临近间隙击穿电压时的局部放电量越小。该研究结果对用高频法定量检测电力设备局部放电具有重要的参考价值和指导作用。

双接地负地闪VHF辐射源放电通道和光学通道的对比分析

利用闪电VHF辐射源三维定位和闪电光通道高速摄像同步资料,对一次双接地负地闪放电通道作定位和亮度特征进行对比分析,并仔细分析了其通道发展和连接,详细讨论了一次负地闪双接地的形成过程。结果表明,在预击穿阶段,通道击穿作用很强,但电流小,其载体主要是雪崩电荷;在回击激发阶段,通道电流迅速增大,其载体除了雪崩电荷外,还有大量来自云内电荷区的电荷。在整个过程中,主通道有较高亮度(云外),即主通道中有较强电流运动,而分叉通道电流较弱。研究表明近地面向上发展的辐射源可能是源于地面尖端产生的向上先导。

伴随超强VHF辐射的闪电双极性窄脉冲初步观测

闪电过程中一类双极性脉冲辐射伴随的超过常规闪电一个数量级的VHF辐射是卫星观测的穿越电离层的脉冲对(TIPPs)的来源。文中给出了在中国上海地区观测到的该类放电事件产生的78例双极性窄脉冲。典型的双极性窄脉冲上升时间约1.2μs,初始峰宽度约2—3μs、半宽约1μs,整个脉冲持续时间约15μs,脉冲幅度与地闪首次回击幅度相当,过冲幅度约为初始峰幅度的1/3。这类脉冲波形特征与普通闪电双极性脉冲波形特征差异明显。根据空间双极性脉冲被电离层以及地面-电离层反射的时间延迟并假定电离层高度为85 km,估算了这些双极性窄脉冲发生高度。11例负极性脉冲(对应上面负电荷区对下部正电荷区之间的放电)中有10例脉冲发生高度在海拔14.0—15.0 km,一例出现在负地闪初始击穿阶段的脉冲发生高度为海拔6.4 km。67例正极性窄脉冲发生高度位于海拔7—12 km,平均海拔9.4 km。利用传输线电流模式以及偶极子辐射近似估计了电流在通道内传播时间以及放电电流参数,78例平均结果显示电流从通道底部传播到顶部经历的时间约1μs,电流矩约为5 kA.km量级。我们推断放电通道长度约100—300 m,放电电流幅度具有20 kA量级,电流传播速度与光速可比拟、具有108m/s量级。

平凉黄土高原地闪VHF辐射特征分析

利用亚微秒级时间分辨率的VHF辐射接收系统与快电场变化测量仪,对甘肃平凉黄土高原雷暴过程中地闪VHF辐射及相应电场变化特征进行了分析研究,发现负地闪回击前VHF辐射与快电场变化在时间上有很好的对应关系。回击前后300μs内的VHF辐射波形可以归纳为三种类型,90%的负地闪首次回击过程VHF辐射波形属于第三类,表现为连续脉冲贯穿回击过程,平均持续时间为600μs;同负地闪相比,正地闪回击过程产生的连续辐射持续时间较长。统计表明,负地闪首次回击过程辐射峰值出现在回击启动后10～100μs,算术平均值为45μs;继后回击启动后10～260μs辐射达到峰值,算术平均值为91μs。首次回击过程辐射峰值强度往往大于梯级先导过程,与回击主峰后主通道分支产生的电磁辐射较强有关。

闪电VHF辐射源三维定位系统仪器误差处理

为了提高闪电VHF辐射源三维定位系统的探测效率和定位精度,根据其运行原理对其定位误差的可能来源进行了分析,特别是针对GPS时钟的授时原理和高速采集卡工作原理以及观测站位置等可能造成误差的系统原因进行了分析。结果表明,三者误差是造成闪电三维定位结果不准确的主要设备误差。利用闪电VHF辐射源三维定位系统得到的定位结果信息,计算出了其到达观测站的时间,并与实测的到达时间进行了差值分析,拟合出一条偏差直线,得到其误差演变规律,并对该误差进行分析和纠正,得到了较好的结果,使闪电VHF辐射源三维定位系统的探测效率有较大提高,其定位结果更加可靠。

地闪和云闪初始击穿VHF/VLF辐射特征观测和比较

分析了合肥地区负地闪和云闪初始击穿过程产生的VLF大双极性脉冲序列及其同步的VHF爆发特征。地闪初始击穿大脉冲序列极性通常与后面的回击极性相同,相邻大脉冲之间的平均间隔为160μs,大脉冲序列持续时间平均为2.2ms。云闪初始击穿的大双极性脉冲序列由正极性大脉冲开始,相邻脉冲间隔时间平均为1.3ms,平均持续时间为11.5ms,明显区别于地闪中的情况。显著的VHF爆发几乎在大双极性脉冲序列出现的同时启动,它与VLF大脉冲一起是初始击穿过程中一种最强烈的特征性事件,在合肥地区出现频率极高。地闪初始击穿期间VHF包络(观测系统带宽100kHz)呈现准连续特征,而云闪初始击穿期间VHF包络则呈现分立特征,显示两者VHF辐射爆发的特征有所不同。初始击穿期间VLF大脉冲辐射与VHF爆发之间是相关的,但是二者强度之间不存在唯一的大小对应关系。同时分析了合肥地区地闪初始击穿大脉冲序列活动相对于地闪回击的一些特征,序列中最大脉冲幅度与随后的首次回击幅度之比平均为0.43,有94%的初始击穿在首次回击启动前40ms内出现第一个可以辨别的VLF脉冲(105例的平均结果是21.5ms)。

VHF/UHF波段星载SAR电离层效应研究

星载 UHF/VHF波段合成孔径雷达对隐蔽目标有很强的探测能力 ,在军事和民用中都有重要应用前景 ,但其实现受到电离层效应的严重限制 ,文中介绍了此研究方向的现状、主要问题、以及相应的解决方法。

Link16与VHF数据链互连建模与仿真研究

基于16号数据链和VHF数据链,研究多数据链互连互操作模型。通过利用OPNET仿真工具,在Link16仿真平台上开发网关节点交换模型和VHF数据链终端节点模型和进程模型,实现VHF数据链网络接入、时隙分配管理、业务产生等。通过相关网络仿真属性配置并进行仿真分析,优化网络设计。

VHF/UHF天线宽带匹配网络的优化设计与实验研究

本文系统地研究了VHF/UHF天线宽带匹配网络的设计与制作 .提出遗传算法与模拟退火法相结合的优化设计方法 ,解决VHF/UHF天线宽带匹配网络制作过程中元件值随频率较大变化引发的难题 .最后 ,利用该方法研制了 30～ 45 0MHz全向宽带小型化天线的宽带匹配网络 .实验表明 ,带内VSWR <3 0 ,且计算结果与测试结果十分吻合 .

闪电VLF/VHF信号大容量采集系统及其现场实验

简要描述了闪电ＶＬＦ／ ＶＨＦ信号大容量采集系统的硬件构成、 软件设计以及现场实验等情况， 并对系统观测到的一次云地闪电和一次云内闪电的过程ＶＬＦ／ＶＨＦ辐射特征进行了个例分析， 初步分析结果揭示了以下一些有趣的新现象： （１）无论云闪还是地闪都以一个间歇性的大双极性脉冲列为启动标志， 并伴随强烈的ＶＨＦ辐射。云闪和地闪初始击穿大脉冲序列波形特征明显不同。（２）地闪的云内放电以及云闪放电都产生一类特征性的ＶＬＦ辐射， 该辐射表现为一个脉冲半宽３～４ μｓ、 出现频率１０５个·ｓ－１的快脉冲列。该过程同时伴随明显的ＶＨＦ辐射。（３）回击主峰期间ＶＨＦ辐射相当微弱。闪电过程中最强的ＶＨＦ辐射起源于以下云内放电过程： （ａ） 云闪和地闪的初始击穿过程； （ｂ） 云内Ｋ过程和ｃ回击主峰后１００～２５０ μｓ期间的云内放电。上述初步分析结果显示了本系统在闪电放电物理研究方面的应用潜力。

自适应变速率MQAM在VHF/UHF频段的应用研究

从电磁波在无线移动信道的传播特点入手,分析了无线移动衰落信道对数字信号传输的影响,并设计了一个在VHF/UHF频段以自适应变速率MQAM为核心技术实现高频带利用率的通信系统。该系统通过检测接收信号能量来调整调制电平数的方法,可以克服诸如“检测误码控制自适应调整”等方法存在的调整滞后的问题。在无线信道中的仿真表明,该系统的有效频带利用率大于3.2bit/s/Hz,高于该频段现有无线数据通信系统的相应指标。

海上VHF无线通信传输损耗

以海上甚高频(Very High Frequency,VHF)宽带数据通信网络为研究对象,结合海上通信环境的特有属性,利用电磁波相关理论,在合理选用和优化现有独立分散数学模型的基础上,设计完整而简洁的海上VHF通信传输损耗模型、确定有效可行的海上VHF通信传输损耗计算流程。对影响传输损耗的相关物理因素进行建模,给出相应的计算结果,并分析其与传输损耗间的关系。计算结果表明:随着传输距离增加,海上VHF通信传输损耗的增长幅度在不同的距离区段内具有不同的波动特征。计算结果有助于在具有较少的先验信息的条件下快捷地计算出海上VHF通信传输损耗,为提升海上无线通信质量、设计并建立海上VHF宽带数据通信系统提供技术支撑。