Passive inter-modulation scattering analysis of reflector considering contact nonlinearity

 Passive inter-modulation (PIM) is a form of nonlinear distortion caused by the inherent nonlinearities of the passive devices and components in RF/microwave system. It will degenerate the performance of communication system with broad-band channel and high-sensitivity receiver. Therefore, it is necessary to construct a model to simulate this process in order to predict the level of PIM. This paper is aimed at constructing some plate models with one-dimensional and two-dimensional contact nonlinearity sections illuminated by two-tone waves, and calculating the scattered field at a fixed-point in space using time-domain physical optics method. By taking fast Fourier transform (FFT), we get the spectrum of the scattered field and then analyze the generated PIM products. At the end of this paper, some numerical examples are presented to show the influence rules of the relative factors on PIM. The results indicate the variation of the level of PIM with the number of the nonlinear regions, the nonlinear spacing, and the incident power levels.     

基于数值仿真的飞机雷电流传导通路评估方法

飞行器的雷电防护设计和验证是保障飞行员及飞机安全的必要措施,尤其是随着雷电防护能力较差的复合材料广泛应用。复合材料对雷电流的传导能力远弱于金属,需要为雷电流传导提供额外的通路。本文从国内相关研究极少提及的飞机内部结构电磁建模出发,提出一套飞机内部结构的电磁建模及精度控制方法;构建 F22 飞机左机翼到右机翼的内部金属结构作为雷电流传导通路,基于通用电磁仿真软件进行飞机雷电间接效应仿真;对复合材料蒙皮、金属网蒙皮、金属网蒙皮加内部金属结构三种情况下飞机内部的电磁场及线缆耦合仿真结果进行对比。结果表明:合理的雷电流传导通路设计能够使飞机内部线缆感应的电流强度减半,起到良好的雷电防护效果;该评估方法适用于固定翼飞机的雷电流传导通路设计,能够作为飞机机载设备雷电间接效应试验指标分配的参考依据,便于定位飞机雷电间接效应防护的薄弱环节。     

铝合金薄板中裂纹的电磁热效应局部跨越止裂

 讨论了电磁热裂纹止裂时脉冲放电瞬间的电流、温度和热应力的耦合关系。通过自制的 ZL-1型强脉冲放电止裂装置进行了模拟实验研究;理论分析中采用了复变函数的研究方法给出了跨越止裂后裂纹尖端附近的温度值和热应力值;通过热 -电耦合和热 -机械耦合 2个过程对脉冲放电瞬间的电流 -温度 -热应力的演变进行了数值模拟,数值模拟的结果与理论分析和实验研究有较好的吻合。三方面的研究结果均表明 :通过电磁热效应局部跨越止裂可以使铝合金薄板中裂纹在裂纹尖端处很小的范围内熔化形成微小焊口,减小了裂纹尖端的应力集中,并在裂尖处形成压应力区,从而遏制了裂纹的扩展。该方法可应用于飞机机翼疲劳裂纹的止裂中。     

Adaptive suppression of passive intermodulation in digital satellite transceivers

For the performance issues of satellite transceivers suffering passive intermodulation interference,a novel and effective digital suppression algorithm is presented in this paper.In con trast to analog approaches,digital passive intermodulation (PIM) suppression approaches can be easily reconfigured and therefore are highly attractive for future satellite communication systems.A simplified model of nonlinear distortion from passive microwave devices is established in consid eration of the memory effect.The multiple high-order PIM products falling into the receiving band can be described as a bilinear predictor function.A suppression algorithm based on a bilinear poly nomial decorrelated adaptive filter is proposed for baseband digital signal processing.In consideration of the time-varying characteristics of passive intermodulation,this algorithm can achieve the rapidness of online interference estimation and low complexity with less consumption of resources.Numerical simulation results show that the algorithm can effectively compensate the passive intermodulation interference,and achieve a high signal-to-interference ratio gain.     

一种基于有限元法和弹性接触理论的齿轮啮合刚度改进算法

提出了一种将有限元法和弹性接触理论相结合的齿轮啮合刚度计算方法.该方法利用子结构法提取齿面原始柔度矩阵并分离出接触点弯曲变形,根据线弹接触变形解析公式计算接触变形,通过求解非线性变形协调方程得到齿轮时变啮合刚度和齿面载荷分布.以一对齿轮副为例,计算的啮合刚度与航空标准计算结果相差在6%以内.该方法发挥了有限元法在预测物体整体变形方面的优势,同时结合弹性接触理论能够准确计算局部接触变形的优点,与常规有限元法相比,能够有效地提升计算效率.由于接触变形问题的非线性,啮合刚度随总啮合力增加呈现非线性增大的趋势.      

GEO卫星多层隔热组件充放电特性仿真

多层隔热组件包覆于卫星外表面,占据了整星表面的60%以上,既是必要的热控组件,也是抑制空间强电磁环境源的重要载体。相较于卫星内部组件,星表直接面临高能粒子的冲击与作用,导致其在轨面临的静电威胁极为严峻。其本质原因是高能电子穿透多层隔热组件的面膜,沉积于多层组件内部间隔层,进而在介质材料层形成了内建电场,造成静电放电效应。针对多层隔热组件的复合结构特点,建立了合理优化的内带电物理模型及其计算模型,模拟了GEO环境电子在典型多层隔热组件电子输运过程,进而计算明晰了间隔层涤纶网的电场分布特性。结果表明,在GEO恶劣电子辐射环境下,多层涤纶网充电电场强度可高达9.7×10⁸ V/m,存在放电风险;涤纶网接地边、角处的电场强度最高且电场畸变幅度巨大;多层充放电风险主要来自涤纶网与反射屏之间的非紧密接触而伴随的不良接地情况,建议通过加密棉线缝合间距以提升涤纶网与反射屏的接触效果,从而降低多层的充放电风险。     

混合技术解表面阻抗加载劈柱组合体散射

 <正>近年来，随着计算技术的发展，人们对于金属外形散射体电磁散射的计算已经取得了     

氧化铝基吸波材料研究进展

雷达波吸收材料在国防领域发挥着重要的作用。厚度薄、密度低、吸收频带宽、吸收强是当前吸波材料的研究重点。高马赫飞行的武器装备会因空气阻力而使机体局部温度很高,常温吸波材料不适用,亟待研究耐高温并高效吸收电磁波的吸波材料。以氧化铝为基体,复合不同类型吸收剂制备的高温吸波材料已被广泛关注与研究。本文系统总结近年来金属(合金)/氧化铝复合吸波材料、非金属/氧化铝复合吸波材料、其他含氧化铝复合吸波材料的研究现状,对不同结构(纳米线、微球及纳米颗粒等)吸收剂与多种形态(多孔膜、纤维或纳米颗粒)氧化铝基体制备的复合吸波材料的结构、性能和吸波机理进行了分析,并对金属(合金)/氧化铝复合吸波材料及非金属/氧化铝复合吸波材料的发展方向做出展望。在金属(合金)/氧化铝复合吸波材料方面应加强:(1)开发纳米级的球形超细金属吸收剂,利用纳米粒子的特殊效应来提高吸波性能;(2)进一步探索合理的制备工艺,达到吸收剂与基体良好匹配。在非金属/氧化铝复合吸波材料方面:(1)进一步加强氧化铝纤维布和氧化铝网状基体与纳米吸波剂复合的研究;(2)加强高分子特殊核壳结构、阻抗匹配层等方面的研究;(3)加强宽频吸波材料及吸波剂改性增强吸波材料的研究;(4)开展金属氧化物粉体与无机黏结剂组成的无机基体方面研究。     

电源端口电磁脉冲防护方法研究

为了解决电源端口在不同电磁脉冲条件下的防护问题，提出了一种适用于多种电磁脉冲防护设计方 法。该方法能依据不同电磁脉冲波形精准指导防护电路设计；该方法使用CST 对电源端口电源线及电路建模 进行仿真分析；利用其电磁仿真结果，设计防护电路；并采用数值计算方法对防护电路中的防护器件瞬态电压 抑制器进行精准设计，可保证瞬态电压抑制器本身及后级电路不发生损坏，可为电源端口防护不同电磁脉冲提 供理论依据。     

动载下的圆柱齿轮接触应力分析

本文研究了一般三维弹性接触问题的有限元局部网格密化技术 ,并在此基础上结合有限元—线性规划法首次提出了一种计算直齿和斜齿圆柱齿轮啮合过程接触应力分布的方法。文中以一对航空斜齿圆柱齿轮为例 ,计算了在系统动载和静载作用下该对斜齿轮不同接触线上的接触应力 ,并与航标进行了对比分析。计算结果表明本文方法及其微机用程序系统是快速可靠的。     

二维任意域内基于节点的局部网格生成算法

凸域内基于节点的局部网格生成算法,克服了基于节点的有限元方法的网格生成可能产生的不一致性。将该基于节点的局部网格生成算法的适用范围拓展到二维任意域。另外,提出了通过使用约束Delaunay路径来划分任意域的区域划分算法,该算法使得在并行实现网格生成的过程中各处理器之间无需通信,从而大大提高了节点给定情形下有限元方法网格生成的并行效率。     

高超声速半球绕流流场电磁散射特性分析

分析再入流场对飞行器再入通信及空间散射特性的影响,研究电磁波与再入等离子体作用机理.采用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分方法计算导电金属半球高超声速绕流流场电磁散射特性,分析半球等离子体包覆绕流流场雷达散射截面(RCS)随入射电磁波频率、双站角、飞行马赫数和高度变化特性.计算表明,前向是全方位散射中RCS取得最大值的方向.马赫数Ma≤10时,马赫数及高度变化对半球高超声速绕流流场L,S波段后向RCS和双站RCS影响很小;在L,S波段,绕流流场及半球本体的后向和前向RCS差距较小.马赫数Ma=14,16时,过密等离子体鞘套的形成增大了本体投影面积,在L,S波段,绕流流场前向RCS比本体前向RCS大;绕流流场存在对半球本体双站散射特性影响很大.      

智能反射面定位发展现状及其在非视距定位中的应用

在未来的通信网络中，复杂的信道环境是制约定位性能的主要因素之一。智能反射面是近年提出的一种具有特殊电磁特性的人工二维表面，可以控制电磁波的吸收、反射与折射特性，从而实现对信道的调控，具有广阔的应用前景。首先介绍了该技术的发展现状，从智能反射面的电磁特性及其在通信定位中的应用等方面归纳分析了其现阶段的研究成果，然后针对非视距应用提出了一种基于智能反射面的定位方法。通过仿真验证了该方法的有效性，在不同的发射功率下均实现了定位误差降低50%以上，并且提高了定位鲁棒性，实现了对波束盲区的覆盖。最后，从新型定位场景、通信技术结合、资源分配和人工智能应用４个角度，对智能反射面定位技术的研究进行了展望。     

基于MDA的快速软件开发框架的研究

通过研究基于MDA的软件开发理念,分析和探讨了软件开发效率、系统移植、互操作性以及软件维护等突出问题。提出了一种软件开发框架,采用XML建立平台无关模型（PIM）,建立模型驱动运行时环境（MDR）,对PIM模型进行解析和执行,最终生成HTML页面。框架能够极大地提高开发效率,方便系统扩展和后期维护,有利于开发人员进行Web应用程序的二次开发。     

基于剃齿啮合传动特性的剃齿刀优化设计

针对剃齿齿形“中凹”误差问题,构建了剃齿啮合分析模型,研究不同重合度对剃齿啮合传动特性的影响,以此提出一种剃齿刀优化设计方法。通过剃齿试验得出不同重合度的剃齿啮合传动特性对齿形“中凹”误差的影响规律,从而验证剃齿刀优化设计方法的正确性。结果表明 :适当的增大重合度能一定程度上减小剃齿啮合传动误差和瞬时传动比的曲线幅值,但继续增大会导致曲线局部振荡,使得传动更加不平稳,形成明显的齿形“中凹”误差;不同重合度的剃齿啮合状态引起的接触变形才是影响剃齿传动性能的主要因素;剃齿啮合传动性能越好,工件齿轮形状偏差及总偏差也越小;基于剃齿啮合传动特性的剃齿刀优化设计能有效地减小齿形“中凹”误差。      

机电集成超环面传动弱非线性自由振动研究

针对新型广义复合传动机构-机电集成超环面传动系统,其中蜗杆、行星轮间电磁啮合刚度的非线性变化,首先推导出了系统弱非线性摄动形式的运动微分方程,其次在将其转化为小参数形式的基础上,利用Linstedt-Poincare法求出了该系统频率和位移响应的近似解析形式.最后讨论了算例系统中电磁啮合力的非线性变化对系统振动频率及振幅的影响,得出了随小参数ε次幂数增大,传动系统各方向振动的振幅几乎不受影响,而各阶振动频率却变化明显的结果.      

含环向裂纹厚壁圆筒电磁止裂的应力场分析

以具有轴对称性质、端部带有半埋藏环形裂纹的厚壁圆筒为研究对象,通过对长厚壁圆筒内外环面均匀通入超强脉冲电流进行电磁热止裂。采用复变函数方法求解了脉冲放电瞬间裂纹尖端的温度场和热应力场。在一定的超强脉冲电流作用下,由于环形裂纹尖端的电流绕流热集中效应,裂尖温升超过了金属熔点,使裂尖处金属熔化在内部形成堆焊,钝化了裂尖,并且在裂纹前缘形成了热压应力,阻止了裂纹的扩展。在此基础上还讨论了在电载荷和机械载荷共同作用下裂纹前缘的应力场。     

Dynamic Analysis of Contact Bounce of Aerospace Relay Based on Finite Difference Method

Contact bounce of relay, which is the main cause of electric abrasion and material erosion, is inevitable. By using the mode expansion form, the dynamic behavior of two different reed systems for aerospace relays is analyzed. The dynamic model uses Euler-Bernoulli beam theory for cantilever beam, in which the driving force (or driving moment) of the electromagnetic system is taken into account, and the contact force between moving contact and stationary contact is simulated by the Kelvin-Voigt viscoelastic contact model. Analytical results have been complemented by the finite difference calculation of the nonlinear partial differential equations of reed system. The calculation results indicate that with the driving force (or driving moment) being increased, the closing time of contact is decreased, but the maximum bouncing displacement and bouncing time tend to be decreased first and then increased, which means that there are minimum values of maximum bouncing displacement and bouncing time. The closing time of contact, the maximum bouncing displacement, and bouncing time all tend to be decreasing with the pushrod being approaching the contact. The model can be used as design tool to improve relay performance and reduce contact bounce.     

半固态金属材料EMS法制备过程中的微观组织相场法模拟

利用相场法模拟了电磁搅拌法(EMS法)制备半固态金属材料(Al-4Cu-Mg合金)过程中微观组织的演变,分析和讨论了宏微观因素,如扰动强度、各向异性强度、固液相中扩散系数比等对微观组织演变的影响。结果表明:界面层厚度的减小,使得固相颗粒的外形轮廓更接近于圆形;固相中扩散系数增加,可以减少微观偏论析的程度;扰动强度越大,初生相的微粒越细,其形态越趋向于球形。     

对凯瑟公式的一些修正

从凯瑟公式对孔阵屏蔽效果的理论估算与实测结果相差甚远出发,发现了B.E.凯瑟考虑的是电磁波遇到多孔的金属平板时的反射情况;而在考虑透射情况时加以修正,既便于计算又易于用实验加以验证。根据天线理论中的方向性乘积定理和电磁波的衍射理论所得的理论修正计算公式,其结果与实测数据较为一致,适用于孔径与孔距可比拟且孔径远小于电磁波波长的密集型孔阵的情况。