基于ISMM方法的非均匀磁化等离子体湍流中电磁波传播特性研究

由于传统散射矩阵法(scattering matrix method, SMM)在计算过程中会产生奇异矩阵,本文基于改进的SMM (improved SMM, ISMM)结合一维磁化等离子体湍流模型,计算了等离子体湍流介质对电磁波在不同入射角下的反射系数和透射系数,同时分析了电磁波在非均匀磁化等离子体中的传播特性。结果表明,湍流的出现极大地影响了等离子体鞘套中电子的运动规律,使其运动过程中能量衰减增多,因此其在0~35 GHz的透射系数增大;另一方面外部磁场的增大,对左旋圆极化波与右旋圆极化波的传播特性影响相反,这是因为在左旋情况下,左旋圆极化波的旋转方向正好与电子的旋转方向相同,右旋圆极化波相反;随着入射角度的增大,相当于电磁波在等离子体湍流中的传播距离增大,导致更多的电磁波能量被吸收;此外,考虑非均匀磁化情况后,电磁波在0~35 GHz频段内的右旋圆极化的透射系数更大。这些结果为研究电磁波在非均匀磁化等离子体湍流介质的传播特性提供了理论依据。

目标电磁散射的面中心立方体网格FDTD方法

基于面中心立方体(face-centered cube,FCC)网格的空间结构,由麦克斯韦方程出发,推导了基于FCC网格的单轴各向异性介质完全匹配层(uniaxial anisotropic media perfectly matched layer,UPML)吸收边界条件以及近远场外推边界条件的三维迭代式。通过典型算例,先后验证了基于面中心立方体网格的时域有限差分(FCC-finite difference time domain,FCC-FDTD)方法的UPML吸收边界条件和近远场外推边界条件的正确性。最后通过计算金属球的后向雷达散射截面(radar cross section,RCS)比较了FCC-FDTD方法与传统FDTD方法的计算精度,结果显示FCC-FDTD方法具有更高的计算精度。

一种紧凑型电磁带隙结构双陷波超宽带天线设计

基于单EBG结构设计一种带有双陷波功能的超宽带单极子天线。以杯型贴片构成天线辐射单元,馈线处引入半圆开口谐振环-电磁带隙(Semicircular Split Ring Resonator Electromagnetic Bandgap,SCSR-EBG)结构,通过将半圆环型EBG结构开口,构成谐振回路,从而在EBG陷波频率的基础上产生第二陷波频率。与传统EBG结构相比,该结构紧凑,陷波性能明显,单个SCSR-EBG单元(0.13λc1*0.065λc1)可以有效消除WiMAX和WLAN两个频段干扰。仿真和测试结果表明,天线在陷波频段处驻波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)>10,通带内具有稳定的辐射特性,可应用于超宽带通信系统。

基于双层电子传输层钙钛矿太阳能电池的物理机制

近年来基于钙钛矿材料的太阳能电池以其优异的光电转换效率,成为了最具有发展潜力的光伏器件.受制于制备工艺及界面传输层的材料,钙钛矿太阳能电池存在体内、界面缺陷和能级错位等问题,导致非辐射复合损耗增加,妨碍其效率进一步提升及工作稳定性.因此,降低能级错位及界面缺陷态等损耗对于实现高效钙钛矿太阳能电池至关重要.本文研究了钙钛矿太阳能电池中双层电子传输层及其阶梯状导带结构对器件性能的影响,揭示了活性层与传输层之间的导带偏移量对两者之间界面复合及性能提升的机理.另外,研究了体内与界面缺陷态密度对单层及双层电子传输层结构下电池性能的影响,发现在高缺陷态密度下,双层结构比单层结构具有更高的效率.研究表明双层电子传输层结构不仅能改善界面能级错位损耗,还可以降低电池性能受体内及界面缺陷影响,对制备高性能太阳能电池具有指导意义.

分级倾斜微圆柱结构的高灵敏度柔性触觉传感器

为了满足电容式柔性触觉传感器在可穿戴电子设备、智能机器人、人机交互等领域的精准触觉感知应用需求,基于分级倾斜微圆柱结构提出柔性触觉传感器.传感器在受到外界压强作用时,引起倾斜微圆柱分级变形,导致传感器电容增大.结合仿真和实验研究传感器结构特征对其灵敏度的影响规律,揭示不同结构参数设计的传感器信号输出与加载压强间的关系,优化触觉传感器结构.实验数据表明,所提传感器具有良好的灵敏度(0.44 kPa^(-1))和低检测下限(2.6 Pa),响应时间为40 ms,最大迟滞误差为6.7%,在2400次循环加/卸载过程中展现了优异的重复性和稳定性.该传感器可以拓展为不同尺寸和形状的“皮肤”阵列,实现了机械手精准感知和人体运动姿态监测.

基于改进鲸鱼优化算法的阵列单元失效校正

针对智能优化算法用于阵列天线单元失效校正存在易陷入局部最优、收敛精度低等问题,提出一种改进鲸鱼优化算法。该算法在鲸鱼优化算法基础上引入自适应权重,加速算法收敛过程,结合差分进化策略,丰富算法种群个体信息,增强优化算法的全局收敛性。仿真实例表明,改进鲸鱼优化算法可以有效抑制阵列的副瓣电平,降低失效阵元对天线性能的影响。

低空警戒雷达阵地优化调整方法

由于雷达阵地环境复杂多样,因此低空预警雷达特别是机动型的低空预警雷达需要具有较好的阵地适应性。为了能较好地适应阵地环境,需要根据阵地环境情况进行阵地的精细化调整。概括了低空预警雷达阵地优化方法,提出了一种低空预警雷达的阵地优化精细化调整模板,并对精细化阵地优化方法进行了研究和试验,验证了其较好的通用性和实用性。