FDTD-Diakoptics时域模函数分析

时域模函数的选取是使用Diakoptics技术分析微波结构的一个重要步骤.二维贝塞尔函数系作为Diakoptics技术应用于开放式微波结构中的时域模函数是适宜的.将一维傅里叶-贝塞尔函数展开定理扩展到二维,对二维傅里叶-贝塞尔函数系的完备正交性进行了分析证明,从而阐述了贝塞尔函数系作为时域模函数的有效性.最后比较采用二维傅立叶－贝塞尔函数系做模函数的FDTD-Diakoptics计算结果与传统FDTD计算结果,二者吻合良好.      

开放式微波结构中的时域模函数初探

为了探讨将Diakoptics算法应用到开放式微波结构时适宜的时域模函数形式,在对槽线、共面波导、微带线及耦合微带线的空间电磁场分布特性分析的基础上,提出零阶、一阶第一类贝塞尔函数是较适宜的时域模函数,并总结了选取规律.      

网络分析仪时域测量技术综述

矢量网络分析仪直接测量两端口网络的微波特性，是射频微波测量领域中应用最广泛的仪器之一。网络分析仪时域技术在故障点定位、多路径消除、不连续性测试等应用中有着非常重要的意义，但是如何合理选取时域模式和设置参数是困扰工程研究人员的难点。本文对网络分析仪时域测量模式、离散数据取样、频率截断、窗函数、归一化等时域测量理论进行详细介绍，给出了时域测量范围和分辨力的计算方法，并以开路器的时域响应为例，说明了时域测量相关参数的设置依据。     

基于滚动时域的无人机空战决策专家系统

针对专家系统法在空战应用中存在适应性差的缺陷,提出了一种基于滚动时域控制(RHC)的机动决策算法对空战机动决策专家系统进行改进.首先,系统地分析了在专家系统空战机动决策中的最优控制问题,完成了机动决策最优控制模型系统状态方程的建立、控制约束的设计以及指标函数的建立.在此基础上,根据滚动时域法原理,将整个空战过程分解为若干有限时域,并在每个时域内将空战机动决策问题视为初始条件不断更新的专家系统机动决策最优控制模型的求解,反复进行直到空战结束.仿真结果表明,在专家系统法失效的情况下,通过求解专家系统空战机动决策滚动时域最优控制模型,无人机能够快速地进行有效的机动决策.      

电磁多尺度和非线性效应分析

微观尺度上的结构和电接触特性对于宏观尺度上的电磁特性具有重要的影响.针对多尺度结构的非线性无源互调(PIM)无法用频域方法直接计算的问题,提出了基于Floquet理论的全波方法,对具有周期性微观结构的多尺度电大尺寸问题进行计算,从而准确地计算其电特性.此外,将产生非线性的金属结的等效电路模型引入到全波分析方法中,通过全波方法与等效电路方法相结合的方式来分析多尺度结构的无源互调问题.数值计算结果表明该方法可以有效地评估微观结构对于宏观结构电性能的影响,并解决了时域方法求解电大尺寸微波部件产生的计算累积误差较大这一难题.      

Mixed-mode TRL algorithm based on symmetrical reflection standard

针对耦合差分器件的散射参数测量,提出了一种使用对称反射标准件的混合模式TRL(Through-Reflect-Line)校准算法.根据过渡结构的多模散射矩阵元素之间的相位关系和散射矩阵的广义互易性,消除符号模糊性并得到过渡结构的混合模式转移矩阵.该算法要求的校准标准件类似于传统的单模式TRL算法,不需要非对称结构的反射标准件产生模式转换项.利用全波仿真方法得到了包含过渡结构的校准标准件和待测件的单模散射矩阵,并使用该算法对仿真数据进行处理,得到不包含过渡结构的待测件的混合模散射矩阵.将校准结果与不包含过渡结构的待测件的全波仿真结果进行比较,其一致性表明了该算法可有效地校准线性平衡器件.     

飞轮扰动经验模型参数的识别与改进

对飞轮扰动模型参数的精确识别是研究光学卫星高稳定度、高分辨率成像的基础. 目前, 飞轮的扰动模型识别主要有两种: 经验模型和分析模型. 经验模型需要识别的参数是谐波级数和幅值系数, 而当前存在的参数识别算法忽略了时域截断的影响, 导致幅值系数识别存在较大偏差, 这会引起扰动响应分析的不确定性. 针对上述情况, 提出了窗函数法和与其相关的频域恢复技术, 有效弥补了时域截断的影响. 通过实验仿真结果可见, 该方法大幅度提高了幅值系数的识别精度.      

一种综合孔径微波辐射计成像处理算法

综合孔径成像是基于干涉仪成像原理实现的一种成像方式，其通过对干涉测量结果进行逆傅里叶变换得到场景的亮温分布，利用小波增强去噪算法在时域和频域同时对图像进行处理，增强需求信息抑制非必要信息，并附加特定的窗函数滤除杂波，提高重建的微波辐射计图像的清晰度和平滑感。采用盲解卷的Lorentzian超分辨率算法提高成像的分辨力，较好的解决了天线口面尺寸与分辨力矛盾的问题。     

一种综合孔径微波辐射计成像处理算法

综合孔径成像是基于干涉仪成像原理实现的一种成像方式,其通过对干涉测量结果进行逆傅里叶变换得到场景的亮温分布,利用小波增强去噪算法在时域和频域同时对图像进行处理,增强需求信息抑制非必要信息,并附加特定的窗函数滤除杂波,提高重建的微波辐射计图像的清晰度和平滑感。采用盲解卷的Lorentzian超分辨率算法提高成像的分辨力,较好的解决了天线口面尺寸与分辨力矛盾的问题。     

马尔可夫更新方程的迭代算法研究

冷储备系统的动态结构变化使得系统可用度分析必须基于瞬态求解,针对频域两部件冷储备系统马尔可夫更新方程解算困难的问题,提出基于时域伏尔特拉方程的迭代算法,证明了该迭代方程的唯一性和收敛性,并给出迭代算法的误差分析.理论和实例分析表明,当冷储备系统部件的工作寿命和维修时间分布是有界函数时,利用迭代算法可以容易实现时域马尔可夫更新方程的求解.      

多杯圆形辐射器方向图分析计算

利用矩量法和几何绕射理论(GTD)分析计算多杯多模圆形辐射器的辐射场.辐射器中心波导为圆波导,由TE₁₁模激励,带有若干个同轴杯.首先利用等效原理和矩量法计算嵌在无限大金属板上圆形辐射器的等效磁流分布,允许各波导区域中有任意多个高次模式存在,利用傅里叶变换法求得其辐射方向图,然后把该辐射场作为有限圆形接地板边缘的入射场,利用GTD计算圆接地板边缘对辐射器方向图的贡献.具体分析了三杯圆形辐射器的方向图,计算结果与实验结果吻合良好.      

适于时变幅值分析的直升机黏弹减摆器模型

针对现有适于宽幅值范围的黏弹减摆器模型一般含有动幅值参量,不便用于幅值变化的直升机旋翼/机体耦合动稳定性时域分析的问题,给出了小摆振阻尼比时,黏弹减摆器在单频及双频条件下动幅值参量的计算方法,运用该方法计算系统在收敛、中性稳定及发散3种情况下的幅值曲线,较好地反映了响应幅值在时域上的变化趋势。将改进的黏弹减摆器模型用于直升机地面共振非线性时域分析,为准确获取旋翼摆振后退型响应,给出了所需桨叶激振力矩的计算方法,在不同转速不同复模量状态下,采用该方法确定的激振力矩对桨叶进行激振激出的响应幅值与预期值误差不超过6%。对摆振后退型响应进行分析可知,系统稳定时,与线性化结果相比,计入黏弹减摆器非线性后,旋翼摆振后退型响应衰减更快,其模态阻尼在时域上呈增加趋势。      

时频分析在超声导波信号分析中的应用

超声导波信号是一种非平稳信号,存在频散现象,利用传统的时域和频域分析方法不能揭示其频谱随时间变化的特点.为了解决这一问题,研究了导波信号的非平稳特征,介绍了短时傅里叶变换(STFT,Short-Time Fourier Transform)时频分析原理,分别对铝板试样和蜂窝板试样内传播的导波信号进行了STFT和时频谱分析,得出了铝板内导波信号中各频率成分随时间的变化情况,分析出导波信号的模式转换现象,比较精确地计算了导波的群速度;对于蜂窝板内的导波信号,由于能量泄露比较严重,当激励频率为1.5MHz时,A0模式只能近距离传播,这就使得采用STFT不能很好地进行模式识别.研究结果表明,当导波传播距离较远时,利用STFT可以对其信号进行动态的频谱分析和模式识别,并可对实际的群速度进行较精确的测量.     

一种八质量MEMS陀螺模态频率分析方法

针对结构八质量MEMS陀螺在工作模态频率迭代设计过程中效率低下的问题,提出了一种模态频率解析分析方法。首先,根据八质量MEMS陀螺谐振子的构成方式是由集总质量按旋转对称的排布方式通过单向刚度柔性梁连接形成整体的特点,将其等效简化成一个质量-弹簧模型。然后,采用拉格朗日方程建立16自由度的质量-弹簧等效模型的动力学方程;考虑到八质量MEMS陀螺的工作模态振型特点,对动力学方程做出针对性的简化,提取其中的质量矩阵和刚度矩阵,求解质量矩阵和刚度矩阵行列式的特征值,通过逆推法筛选出符合工作模态振型特点的特征值,即为所需的工作模态频率。本文所提出的解析分析方法与有限元仿真频率偏差为12.8%,验证了所建频率分析模型的可行性。与有限元仿真所需的复杂建模流程相比,这种模态频率分析方法只需柔性梁的刚度以及质量块的质量,便能计算出工作模态的频率,因而能有效开展全局动力学模态分析,获取动力学最优解。     

插值逼近结合FDTD法快速计算目标宽角度RCS

FDTD(Finite Difference Time Domain)法结合多项式插值逼近和样条函数插值逼近快速计算了三维目标的宽角度RCS(Radar Cross Section).引入插值逼近方法可以节省计算时间.在整个入射角度范围内选定若干个入射角,对不同的入射角,分别用FDTD法计算得到外推面上各点的切向电磁场值,进而得到这些场值随入射角度变化的插值函数,然后用插值函数计算出全入射角度范围内外推面上各点的切向电磁场值,最后通过近远场变换得到宽角度RCS.计算结果表明,在只有少数几个插值节点的情况下该方法就能很好地逼近FDTD法的精确计算结果,节省了计算时间.      

基于FDTD方法研究重力作用下瑞利波传播特性

瑞利波(R波)在地质勘探和无损检测等许多领域都得到了广泛的关注和应用,重力作用对其的影响不可避免.基于前人提出的重力作用下的R波波速函数,进一步分析了不同弹性参数下重力对于该波速的影响,给出了近似波速函数的适用范围;采用时域有限差分(FDTD)方法、交错网格离散格式及扩展边界条件,模拟了微分高斯脉冲(DGP)激励下,准半空间体各向同性线弹性介质中的波传播问题,得到了更接近理论结果的波速值,同时进一步分析了重力对时域和频域响应等方面的影响.通过分析得到,为了更为准确地预测实验结果,有必要在模拟中加入重力作用.