W波段多注交错双栅行波放大器的高频特性

提出了一种采用平面线性排列的3个圆形电子注代替平面带状电子注的W波段交错双栅行波放大器微型化慢波高频结构,并重点对其行波传输特性和输入输出耦合特性进行了仿真设计和参数优化.结果表明,这种平面微型化高频结构的行波传输色散特性良好且有很大的工作带宽,所产生的强轴向电场分布非常有利于电子注与高频场的能量交换和相互作用.在保证平面微型结构中圆形注通道直径和带状注通道高度相同的情况下,得到的耦合阻抗是带状注交错双栅慢波高频系统2~3倍,为行波放大器高效率的注波互作用和高功率输出提供了新的研究思路.为了与该交错双栅高频系统相匹配,提出了一种更为简单易行的输入与输出耦合结构,仅采用三周期渐变过渡段就可以实现反射系数S₁₁在较宽频带内低于-20dB的良好结果,更有利于行波放大器未来的工程实现与应用.      

耦合模式全光纤偏振模色散传递标准研制CSCD

偏振模色散（PMD）是发展高速光纤通信必须解决的关键技术之一,由于其具有很强的统计特性,很难对偏振模色散测试仪进行精确校准.波片堆作为理想的耦合模式偏振模色散传递标准已被许多著名校准机构采用,但由于其制作难度大、成本昂贵等特点,严重阻碍了其应用推广.介绍一种制作简单、成本低廉的全光纤耦合模式偏振模色散传递标准的制作方法,其稳定性为0.5％,与波片堆传递标准性能相当,优于普通光纤传递标准1～2个量级.     

94GHz径向螺旋波导行波管研究

提出了一种具有工作电压小、结构紧凑、散热性好等特点的新型慢波结构——径向螺旋波导结构,利用电磁仿真软件分析了其色散及传输特性,结果表明该种结构行波管工作电压可低至数百伏.由于圆柱电子枪发射面远大于常规行波管,因而在小电流密度下仍可保证大电流:电流密度为100 mA/cm²时电流可达30 A.该结构在W波段具有较大的尺寸,易于加工,并且在更高波段同样具有很好的传输特性,具有较大的研究价值.     

基于混合多智能体遗传算法的作业车间调度问题研究

针对作业车间调度问题(JSP)的非确定性多项式特性与解空间分布的大山谷属性,本文提出一种多智能体遗传算法(MAGA)与自适应模拟退火算法(ASA)的混合优化算法,用于寻找最大完工时间最短的调度。首先,将每个染色体视作独立的智能体并采用工序编码方式随机初始化每个智能体,结合多智能体协作与竞争理论设计了实现智能体之间交互作用的邻居交互算子,进而利用一定数量智能体进行全局搜索,找到多个适应度较高的可行解。其次,为避免算法陷入局部最优,采用ASA对每个智能体开展局部寻优。最后,通过基准测试库中典型实例的计算结果验证了该算法的有效性。     

带状注分布作用速调管多间隙谐振腔高频特性

带状注分布作用速调管(SBEIK)的典型特征是平面多间隙谐振腔及其分布式注波互作用系统.对应用于W波段微型化SBEIK的一种强耦合式五间隙分布作用谐振腔进行了研究,并结合传统的弱耦合式谐振腔与输出腔对其高频特性进行了深入分析,结果表明强耦合式腔体具备谐振模式隔离、各间隙高频场(RF)的耦合及其能量输出的良好技术优势.此外,对五间隙谐振腔周期结构引入的轴向简并模式竞争问题进行了研究,得到其工作模式与竞争模式之间的频率间隔在600MHz以上,完全可以满足SBEIK整体方案设计中100MHz带宽的要求.最后,利用三维粒子模拟(PIC)软件对优化后的强耦合式五间隙输出腔注波互作用性能进行了初步的模拟仿真,验证了其在相应工作模式上具备了高功率产生与输出的技术特征.本研究工作对毫米波和太赫兹频段高功率SBEIK的物理设计与工程研究具有重要的价值.      

基于INBC的周期结构FDTD方法

针对周期结构电磁特性参数求解问题，介绍了一种基于网络分析法、矢量拟合法，用来快速求解低剖面周期结构电磁特性参数的内部阻抗边界条件（INBC）与时域有限差分（FDTD）结合的INBC-FDTD计算方法。该方法将金属层的二端口频域阻抗参数曲线先通过矢量拟合法进行有理分式拟合，再对其进行时域变换后嵌入FDTD公式完成对电场、磁场的更新工作。所提方法完整地考虑了在金属层传输的电磁场，其二端口网络阻抗参数全面地考虑了端口之间的互耦问题。      

基于Scrubbing的空间SRAM型FPGA抗单粒子翻转系统设计

基于SRAM工艺的FPGA在空间环境下容易受到单粒子翻转(Single Event Upsets, SEU)的影响而导致信息丢失或功能中断. 在详细讨论三模冗余(Triple Modular Redundancy, TMR)和刷新(Scrubbing)的重要原理及实现细节的基 础上, 实现了一种高可靠性、TMR+Scrubbing+Reload的容错系统设计, 用反熔丝型FPGA对SRAM型FPGA的配置数据进行毫秒级周期刷新, 同时对两个FPGA均做TMR处理. 该容错设计已实际应用于航天器电子系统, 可为高可靠性电子系统设计提供参考.      

SINS快速传递对准建模与仿真

针对空间武器捷联惯性导航系统SINS(Strapdown Inertial Navigation System)动基座快速、精确初始对准问题,建立了空间环境下武器SINS的动基座误差模型,并考虑武器SINS的惯性器件误差.根据姿态传递对准原理,推导了姿态匹配方式下卫星与武器SINS姿态角之差的量测方程.在此基础上,建立了空间武器SINS传递对准的数学模型,设计一种快速对准卡尔曼滤波器.计算机仿真结果验证了该模型的有效性.在10s时间内,可获得与卫星姿态测量系统姿态精度相当的对准精度,同时还能实现武器SINS惯性器件误差的准确标定.      

有源可调微波吸收体分析与优化

为解决无源雷达吸波材料带宽有限的问题,基于传输线理论设计了一种有源可调微波吸收体.该吸收体是在Salisbury屏的拓扑结构基础上,用基于PIN二极管可控的有源频率选择表面(FSS)代替传统的电阻层.反射率测量结果表明,通过改变二极管的偏置电流可以动态调节吸收体的最佳吸波频率;当偏置电流在0~0.5mA之间变化时,吸收体的最佳吸波频率在7~12.5GHz频率范围内动态调整.基于遗传算法,优化设计了一种具有双极化吸波特性的十字型可调微波吸收体,仿真结果表明该吸收体在5.6~17.6GHz范围内实现了最佳吸波频率的可控迁移.      

空间矢量和单周控制三相航空有源电力滤波器

提出了一种新型三相航空有源电力滤波器的控制方法.按照空间矢量 的方法,将三相母线交流电压划分为6个区间,在每个区间,建立单周控制模型.这种基 于空间矢量和单周控制的控制器只需要1个带复位的积分器、3个比较器、2个触发器、1 个双八路多路复用器和一些线性器件.在每个区间有1个桥臂工作在低频状态,另外2个 桥臂工作在高频状态.采用这种控制器的有源电力滤波器具有简单、可靠、鲁棒性好、控制 精度高、效率高等优点.在分析、建模的基础上进行了仿真和试验研究.仿真与试验结果证 明,采用这种控制方式的三相有源电力滤波器能够动态地对电流谐波和无功进行有效补偿, 从而验证了这种控制方法的正确性和可行性.      

卫星互联网用空间行波管非线性特性模拟

为了研究卫星互联网用空间行波管的非线性特性，本文使用行波管一维大信号模型，结合CST软件计算得到的行波管冷特性参数，基于MATLAB平台编写了数值计算程序。使用所编写的程序，以Ka波段和Q波段的两种空间行波管为模型，计算其调幅-调幅（AM-AM）和调幅-调相（AM-PM）的主特性，并同时计算了三阶交调失真（IMD3）和噪声功率比（NPR）。分析了输入功率的回退对这两种非线性特性的影响，并与矢量网络分析仪得到的实际测试结果进行了对比，三阶交调的计算结果与实际测试的误差在1dB以内。为高线性度行波管的设计提供模拟工具。     

Excitation of flare-induced waves in coronal loops and the effects of radiative cooling

EUV imaging observations from several space missions (SOHO/EIT, TRACE, and SDO/AIA) have revealed a presence of propagating intensity disturbances in solar coronal loops. These disturbances are typically interpreted as slow magnetoacoustic waves. However, recent spectroscopic observations with Hinode/EIS of active region loops revealed that the propagating intensity disturbances are associated with intermittent plasma upflows (or jets) at the footpoints which are presumably generated by magnetic reconnection. For this reason, whether these disturbances are waves or periodic flows is still being studied. This study is aimed at understanding the physical properties of observed disturbances by investigating the excitation of waves by hot plasma injections from below and the evolution of flows and wave propagation along the loop. We expand our previous studies based on isothermal 3D MHD models of an active region to a more realistic model that includes full energy equation accounting for the effects of radiative losses. Computations are initialized with an equilibrium state of a model active region using potential (dipole) magnetic field, gravitationally stratified density and temperature obtained from the polytropic equation of state. We model an impulsive injection of hot plasma into the steady plasma outflow along the loops of different temperatures, warm (～1 MK) and hot (～6 MK). The simulations show that hot jets launched at the coronal base excite slow magnetoacoustic waves that propagate to high altitudes along the loops, while the injected hot flows decelerate rapidly with heights. Our results support that propagating disturbances observed in EUV are mainly the wave features. We also find that the effect of radiative cooling on the damping of slow-mode waves in 1–6 MK coronal loops is small, in agreement with the previous conclusion based on 1D MHD models.     

多离子空间等离子体中快磁声波与粒子的回旋共振特性

快磁声波是空间等离子体中一种接近垂直传播的右旋极化电磁波,能够在等离子体层内外传播.快磁声波与带电粒子的回旋共振相互作用能够导致高能电子随机加速和投掷角扩散、能量质子投掷角扩散等,从而影响辐射带高能带电粒子的动态过程.分别基于完整的色散关系和高密度近似的色散关系,在不同空间等离子体条件下研究多离子空间等离子体中不同传播角的快磁声波色散曲线,并计算了快磁声波与H+,He+和O+离子的最小共振能量.结果表明,当传播角较小时,采用高密度近似与采用完整色散关系计算的离子最小共振能量没有太大差别.在中低密度中强磁场空间等离子体中,传播角≥ 88°时高密度近似色散关系会带来很大的误差,因此应利用完整色散关系计算最小共振能量.      

ULF wave index as magnetospheric and space-weather parameters

Waves in the Ultra Low Frequency (ULF) band owe their existence to solar wind turbulence and transport momentum and energy from the solar wind to the magnetosphere and farther down. Therefore an index based on ULF wave power could better characterize solar wind–magnetosphere interaction than K_P, Dst, AE, etc. indices which described mainly quasi-study state condition of the system. We have shown that the ULF wave index accurately characterize relativistic electron dynamics in the magnetosphere as these waves are closely associated with circulation, diffusion and energization of relativistic electrons in the magnetosphere. High speed solar wind streams also act as a significant driver of activity in the Earth’s magnetosphere co-rotating interaction region and are responsible for geomagnetic activities. In the present paper, we have analyzed various cases related with very weak (quiet) days, weak days, storm days and eclipse events and discussed the utility of the ULF wave index to explain the magnetospheric dynamics and associated properties. We have tried to explain that the ULF wave index can equally be useful as a space weather parameter like the other indices.     

翼型波浪水面巡航地面效应数值模拟

数值求解非定常不可压缩流动的雷诺平均N-S(Navier-Stokes)方程和标准k-ε湍流模型,用VOR(Volume Of Fluid)方法模拟波浪水面,模拟了NACA2410翼型在波浪水面上方飞行的流场.研究了余弦波浪水面的生成方法,选取合适的计算网格和时间步长,避免了在生成规则余弦波浪水面时由于数值耗散使波面形状衰减.比较了固壁波浪与水面波浪计算结果的差异,发现固壁波浪的结果更接近余弦曲线分布.研究了波浪等级对翼型气动性能的影响,分析计算结果发现:在规则的余弦水面波浪上方飞行,翼型气动力呈现周期性,给出了一个周期内气动力的变化过程,以及波长和波幅对气动力平均值和波动幅度的影响规律.      

星载可展开天线研究

海洋二号卫星微波校正辐射计天线(HY-2 CRA)是高增益、低副瓣、高波束效率、低损耗的天线子系统. 其高主波束效率、低损耗等要求对天线展开精度、形面精度、测试等提出了极大挑战. 由于卫星发射整流罩结构限制, 天线采用可展开机构形式, 并用正交模耦合器实现频率复用. 天线频率分别达到18.7 GHz, 23.8 GHz 和37 GHz.为了减小天线形面变形, 保证天线波束指向, 天线反射面(包括反射面支架、馈源支架)采用碳纤维复合材料, 确保天线在宇宙空间变形尽可能小. 本文就HY-2 CRA的设计、加工、测试等进行了论述.      

空间引力波探测微牛电推进寿命评估研究现状

阐述了空间引力波探测任务中无拖曳控制技术对推进系统的特殊要求，介绍了目前主要的备选推进类型：冷气推进、离子电推进、会切型霍尔电推进、胶体电推进。针对面向空间引力波探测任务的电推进系统的寿命评估工作进行了任务分析，报告了目前微牛级电推进系统寿命试验研究现状，举例说明了目前主要应用的电推进装置寿命预测方式，包括半经验模型预测、数值模拟预测、基于数据驱动的预测以及系统层面的可靠性评估方法。对目前微牛级电推进系统的寿命评估研究现状进行总结，给出了发展思路。