强流电子束产生与应用测量系统研究

以高功率微波为代表的强流电子束的产生和应用在高度信息化社会中展现出巨大的应用潜力和广阔的发展前景。强流电子束产生和应用实验中通过监测强流加速器的二极管电压和电流可以判断强流加速器的工作状态,而高功率微波器件的输出特性的好坏可以通过监测高功率微波的频率、功率及模式来判断,从而实现强流电子束的产生和应用。强流电子束的产生与应用测量系统研究教学不仅为学生掌握强流加速器和相对论器件的工作原理提供好的实践平台,同时为学生在物理电子学专业课程的学习提供更直观的认识和更深入的理解。

基于LTCC技术S波段VCO研制

采用低温共烧陶瓷（LTCC）技术，设计制作了一种新颖的压控振荡器（VCO）。通过单电路结构，建立内埋螺旋式（Helical）结构电感和耦合电容模型，调整VCO匹配电路。测试结果表明，VCO输出频点为2．0～2．1GHz，相位噪声为-77dBc／Hz@10 kHz，输出功率为3dBm。外形尺寸为10mm×10mm×1mm，远小于传统印制电路板（PCB）基板VCO体积，适应系统小型化趋势。

基于LTCC技术的WLAN射频前端的研制

采用低温共烧陶瓷(LTCC)集成技术,设计和制作了具有立体化新型结构的无线局域网(WLAN)射频前端,并对制得的产品模块进行了测试。结果表明:采用LTCC技术制得的WLAN射频前端的外形尺寸仅为29 mm×18 mm×5 mm,远小于传统同类型WLAN射频前端的尺寸。在2.4～2.5 GHz的工作频率范围内,所制WLAN射频前端的最大输出功率为27 dBm,噪声系数小于1.7 dB,接收增益大于15 dB,发射增益大于20 dB。

石墨烯的特性函数和热容量变化规律研究

考虑到原子的非简谐振动,采用固体物理理论和方法,确定石墨烯的特性函数自由能和低温热容量随温度的变化规律,探讨了原子非简谐振动对它们的影响。结果表明,石墨烯的特性函数自由能随温度的升高而非线性减小;石墨烯的热容量远大于普通蓄热材料的热容量,其数值随温度升高而非线性增大,温度很低(如T<50K)时遵从CV∝T^2变化规律;温度不高(50K<T<300K)时变化较快;温度较高(T>1300K)时,变化较慢;非简谐效应对石墨烯自由能和热容量的影响随温度的升高而增大。

晶体结构相变非简谐效应研究进展

在介绍晶体材料结构相变非简谐效应的物理模型的基础上,论述了一维绝缘材料不可通约结构相变、二维二元合金结构相变和石墨烯材料半金属-反铁磁-顺磁态相变、三维拓扑材料结构相变和热电材料结构相变等晶体结构相变非简谐效应的研究情况,以及该课题组近20年来所采用的研究方法和所得的重要结论.阐述非简谐效应在晶体材料结构相变中的作用,最后展望了晶体结构相变中非简谐效应的研究前景,为新材料结构的预测设计和材料界面调控提供理论参考.

石墨烯热学性能非简谐效应的研究进展

石墨烯性能优异,应用前景广阔,是当今国际科技研究前沿之一。目前已有不少文献对石墨烯进行了研究,但对其热力学性质的研究还不深入和系统,尤其是对其非简谐特征的研究很少。深入和系统地研究石墨烯热力学性能的非简谐效应,确定它的热膨胀和热容量以及热导率随温度的变化规律,是目前的首要任务。石墨烯的热膨胀、蓄热和导热性是非简谐效应最明显的性能,在超薄型高蓄热材料及可调节热管理系统等中有广泛应用。如何从实验和理论方面来确定这些性能随温度的变化规律,目前尚未得到解决。从理论上确定石墨烯热膨胀系数、热容量以及热导率随温度的变化规律并探讨出其非简谐效应,是当今研究的焦点。本文提出了研究固体材料性质变化规律的非简谐效应理论方法,即通过严密的数学推导和数理论证来确定材料性质随温度的变化规律。为了确定石墨烯热膨胀系数、热容量以及热导率随温度的变化规律,需建立合理的物理模型,确定石墨烯的特性函数自由能。本文在石墨烯热膨胀、热容量和热导率的研究基础上,用固体物理理论,得到石墨烯低温热膨胀系数和热容量以及热导率随温度变化规律的解析式,计算并分析这些热力学量随温度变化的特点,探讨了原子非简谐振动对它们的影响,并与实验和其他文献的研究结果相比较。结果表明:石墨烯有低温负热膨胀现象,具有超高热传导性和大热容量蓄热、传热性能;温度愈高,非简谐效应愈突出;通过建立合理的物理模型并确定材料的特性函数自由能,可以较简便地探讨材料热力学性质随温度的变化规律和非简谐效应,其结果接近于实验结果。本文综述了非简谐效应理论在研究石墨烯热膨胀和热容量以及热传导性能上的研究现状和笔者近期的研究成果,并对石墨烯后期的发展方向作出预测。在简述非简谐效应理论研究方法的基础上,论述了石墨烯的物理模型和自由能,并应用非简谐效应理论研究方法,对石墨烯低温负热膨胀、热容量和热导率随温度的变化规律进行了深入研究。最后对石墨烯热学性能非简谐效应的研究进行了展望,指出了五个待改进之处,为石墨烯材料的理论研究和应用提供有益的参考。

基于LFMCW雷达多目标检测的CA-CFAR改进算法

雷达目标检测器是雷达接收机中的重要组成部分,目标检测的目的是在恒虚警概率的约束下,最大化提升目标的检测效率。针对车载毫米波雷达目标检测过程中传统单元平均恒虚警率(CA-CFAR)在相邻多目标条件下往往会出现遮蔽的情况,改进了一种新的一维CA-CFAR检测算法。首先,对左右参考单元做等分处理,求出等分后各个子参考单元的平均值。然后,将子参考单元的平均值与参考单元的平均值进行比较。最后,对大于参考单元的平均值进行处理,得到新的检测门限。仿真和实验结果表明,改进CA-CFAR算法相比于传统CA-CFAR在线性调频连续波雷达多目标检测上具有更好的检测性能,验证了所提算法的有效性。