横电磁传输室理论与技术的若干问题

横电磁传输室(TEM cell)由于其全封闭式结构,不会污染环境或影响操作人员的健康,因而比敞开式带状线测试室优越。从内部场分布看,扁结构(矩形截横面)优于方结构(方形横截面)。电磁场数值解法(先求导积分方程然后化为矩阵代数方程)不仅对传统结构有效,而且可用来计算一些可想象的新结构。文中给出了作者针对小型室和中型室进行大量测试得到的实验结果。并据此导出了最高可用频率(UUFL)的经验公式。最后,提出了在今后研究工作中应优先解决的问题。     

反射器夹层面板精密成形原理

对高精度、大面积不可展双曲反射面的制造问题,提出了基于"离散钉模、真空负压、蜂窝夹层、应力释放、回弹补偿"的高精度反射面板成形原理;建立了四边自由面内多点约束的薄板大挠度弯曲解法及夹层板成形过程仿真模型,用于确定成形工艺参数;利用动力显式和静力隐式算法相结合的方法实现成形过程仿真;通过开缝和开槽方法释放面内压应力,确定了面板开缝和开槽方案;通过逆向修正离散模包络面,使其与成形模拟得到的夹层板型面误差最小,得到模具修正因子,补偿回弹误差.在此基础上开发了夹层板精密成形CAE系统.该方法制造的面板型面精度RMS达到25 μm以下,已成功地应用于多项大型紧缩场和毫米波天线的制造.      

微波能量传输系统设计及试验

面向空间太阳能电站应用,进行了固态体制微波能量传输技术研究。针对能量传输波束扩散导致收集效率低的问题,研究了基于人工媒质理论设计的完美匹配层的能量接收整流表面,通过调节人工媒质单元的结构参数实现天线输出阻抗与整流电路输入阻抗的共轭匹配,同时抑制整流电路高次谐波,省去原有匹配及低通滤波器,简化电路结构、实现高效微波能量吸收与转换。以空间太阳能电站规定的波束中心传输微波功率密度限制作为能量接收整流表面设计的约束条件,设计能量接收整流表面,结合固态体制微波能量发射端,搭建5.8GHz小规模微波能量传输系统开展了地面试验验证,实测结果显示整流表面能量转换效率最高为57.7%。此次试验验证了先进的固态能量传输试验系统,为空间太阳能地面缩比试验及未来空间太阳能电站的建设提供了技术支撑。     

微波能量传输系统设计及试验

面向空间太阳能电站应用,进行了固态体制微波能量传输技术研究。针对能量传输波束扩散导致收集效率低的问题,研究了基于人工媒质理论设计的完美匹配层的能量接收整流表面,通过调节人工媒质单元的结构参数实现天线输出阻抗与整流电路输入阻抗的共轭匹配,同时抑制整流电路高次谐波,省去原有匹配及低通滤波器,简化电路结构、实现高效微波能量吸收与转换。以空间太阳能电站规定的波束中心传输微波功率密度限制作为能量接收整流表面设计的约束条件,设计能量接收整流表面,结合固态体制微波能量发射端,搭建5.8GHz小规模微波能量传输系统开展了地面试验验证,实测结果显示整流表面能量转换效率最高为57.7%。此次试验验证了先进的固态能量传输试验系统,为空间太阳能地面缩比试验及未来空间太阳能电站的建设提供了技术支撑。     

用匹配膜片改善横电磁波传输室的驻波

主要介绍在横电磁波传输室中加入匹配膜片降低驻波的原理和方法,并以长宽高为3m×1.5m×1.5m的传输室为例,给出加入匹配膜片前后测量结果的比较。在180MHz工作频率范围内,最大驻波由1.198降低到1.088。由低驻波的横电磁波传输室组成的测试系统只用一个单定向耦合器和一台功率计即可精确计算出高频场强值。     

收发分离偏馈单反射面紧缩场静区评估方法

根据Lorentz互易定理,提出了一种对收发分离偏馈单反射面紧缩场静区评估的方法.两个馈源与反射面分别构成独立的、互为测量关系的天线系统,在相同静区位置构成各自的天线口面.对这两个等效天线系统在该平面产生的电磁场进行测试,得到收发系统在静区位置各自的电磁特性.根据收发天线各自的电磁场分布,按照天线接收原理可以得到双站合成的等效静区.双站等效静区呈对称分布,但相对于单站静区分布,双站等效静区范围变小,波动更小,边缘下降更平缓.采用物理光学法对上述等效静区进行了仿真,并进一步通过实验测试对此静区评估方法的有效性进行了验证.     

传输法测试系统用于晶体滤波器特性的测量

介绍了在现有石英晶体谐振器传输法测试系统2100的基础上,扩展其功能用以测试晶体滤波器特性及晶体谐振器寄生响应等的原理和方法,并给出了部分产品的测试结果。     

复杂目标散射强度的三维分布特性

建立复杂目标几何外形的数学模型,对独立目标使用外法向判断可见面元,对复杂目标使用Z-buffer算法处理自动遮挡问题.通过求解电磁场边值问题求解目标表面的等效电磁流分布,并求解散射强度的三维分布特性.仿真计算结果被若干测试结果验证,证明该方法的精度较高、实用性强、可靠性好.算法可以直观地显示目标散射强度的三维分布图.      

基于数字滤波器的伺服系统谐振抑制方法

针对飞行仿真伺服系统(转台)中存在的机械谐振问题,在分析传统陷波器及二阶低通滤波器谐振抑制原理的基础上,提出了一种双二次谐振抑制数字滤波器.该双二次型数字滤波器结合了传统陷波器和二阶低通滤波器的特点,能够将谐振点和反谐振点同时抑制.通过理论分析与仿真验证相结合的方式,阐述了该双二次型数字滤波器能够同时抑制正反谐振点的原理,并将该滤波器加入到了转台系统中进行实验.实验结果表明,所设计的滤波器在提高跟踪精度的同时有效拓宽了系统的带宽.      

数据链测试仿真评估中的信道与链路干扰仿真技术

信道和链路干扰仿真是数据链测试仿真评估系统的关键技术之一。在局域网下模拟数据链系统真实运行的无线环境的非理想特性,需要对典型应用环境的信道条件、干扰特征进行分析和建模,仿真验证数据链系统在不同环境条件下的性能。本文首先分析了几类常见的信道和链路干扰仿真工具相关模块的原理和机制,研究并提出了传输时延、信道与链路干扰、链路级仿真方法及方案,并对几个关键问题进行了分析并提出解决方案。该研究在数据链测试仿真评估系统中的验证效果良好,能够为数据链系统可靠性、稳定性提供无线信道和链路干扰模拟工具,从而为数据链系统的设计提供参考和依据。     

被试品辐射发射试验点位对测试结果影响

为提高试验精度,减小电磁兼容(EMC)半电波暗室中被试品(EUT)的电磁辐射发射试验点位对测试结果的影响,研究了不同试验点位对半电波暗室典型谐振频率电磁信号辐射发射的影响规律。采用几何光学、一致性绕射理论和多路径效应算法对不同试验点位,暗室典型谐振频率电磁信号的传输过程进行数学建模,剔除直射场强影响,综合考虑信号传输过程中产生的反射、折射、绕射和多径等电磁传播效应,给出了数学模型和计算公式。将数学传播模型与剔除直射场影响的试验实测模型计算结果进行比对,验证了数学模型的有效性。该研究为修正被试品在暗室内不同点位进行辐射发射试验的测试结果提供了理论依据,有助于提高被试品电磁辐射发射试验的测试精度。     

电磁脉冲电场探头转换系数的校准

介绍了用于核电磁脉冲辐射敏感度试验中的电磁脉冲电场探头的校准方法。采用试验中常用的双指数脉冲波形进行校准。利用瞬态脉冲发生器、横电磁波室产生一个标准场,通过示波器等测量设备,对探头的转换系数进行校准,为电磁脉冲电场的准确测量提供了技术依据。     

飞行器结构缝隙电磁散射问题的研究

提出了求解飞行器表面结构缝隙电磁散射的方法,由场等效原理及场连续条件,运用矩量法解关于缝隙口面上等效磁流为未知数的方程,由此得到长直缝隙口面上的等效磁流的数学模型,基于上述理论,由座舱结构缝隙建立无了大导电曲屏面上的缝隙的数学模型,将曲屏面上缝隙给合理划分成若干个似的直缝隙,求解每一段直缝隙的等效磁流,由辐射积分方程求解该等效磁流的散射,由这些散射场的叠加得到曲屏面上的缝隙的散射场,最后给出飞行器     

有限元方法设计赋形波束缝隙面阵馈电网络

采用缝隙倾角变化实现幅度加权,采用等高但不等宽的波导实现相位加权,并设计了过渡段以减少反射,可以对赋形波束方向图面阵实现所需要的馈电.为了获得需要的幅度和相位,用有限元方法对缝隙单元尺寸、幅度激励和移相网络进行了数值仿真.通过调整几何尺寸来实现所需要的幅度与相位要求及阻抗匹配.最后给出了1个缝隙阵列天线的设计实例,发现理论计算的赋形方向图与实际测试结果在赋形波束主瓣内吻合很好.     

电磁兼容测量天线系数温度误差修正方法

为减小外场环境温度的影响,提高电磁兼容性(EMC)测试设备的测量精度,提出了一种电磁兼容测量天线系数温度误差修正方法.首先,根据1m距离两天线校准原理,理论推导了近场情况下采用透波材料制作的温控装置对接收天线接收特性的影响,结合仿真分析与试验结果,验证了使用温控装置带来的测试误差可控制在允许的范围内.然后,在此基础上,通过实际测试获得了典型天线的天线系数随温度的变化规律及误差修正曲面.最后,采用对比标准条件下和开阔试验场条件下的测试结果的方法来验证该方法的有效性.结果表明,在保证测量精度的前提下,通过天线系数温度误差修正,可将天线的使用环境温度扩展到-40~+50℃,进而减小外场试验测试误差.适用于双锥、对数周期和双脊喇叭等天线的天线系数温度误差修正.      

射频接收机电磁敏感性行为级分析方法

提出一种基于简化Volterra级数模型的射频接收机电磁敏感性(EMS,Elec-tromagnetic Susceptibility)行为级仿真方法.利用3阶简化Volterra级数模型对接收机EMS进行分析,根据EMS频响特性,提出一种通用的EMS判据,并给出敏感度阈值仿真求解流程图.弥补了以往在接收机EMS分析时以试验为主,缺乏仿真分析的缺陷.以某双频GPS(GlobalPositioning System)接收机受连续波干扰为例,对带内和带外(包括镜频和互调)敏感度阈值进行求解.仿真结果表明该方法不仅有效、可行,而且减少了敏感度阈值求解所需的内存空间和仿真运行时间,适应于一般射频接收机的EMS分析,在工程技术领域切合实际.     

电脉冲除冰系统非线性等效电路分析

为了更有效地进行电脉冲除冰系统(EIDI)的电路参数设计,利用能量守恒原理研究了电脉冲除冰中系统振动能量的非线性等效负载,并推导了与系统参数相关的非线性等效电路模型.在ANSOFT Maxwell电磁场有限元环境中建立了轴对称圆柱型脉冲线圈的三维瞬态电磁场仿真模型,采用数值拟合的方法得到在除冰激励周期内法向电磁力的表达式;在此基础上研究了铝板蒙皮在该脉冲力作用下的形变表达式和电磁力做功情况.最终利用非线性等效电路模型设计了不同气隙间距下的储能元件电路参数,且通过实验验证了本文方法的正确性,为电脉冲除冰系统的设计提供了理论依据.      

电磁航天器编队位置跟踪自适应协同控制

通过引入一致性理论针对电磁航天器编队相对位置协同控制问题设计了自适应协同控制器。分析了电磁航天器编队的基本原理,建立了电磁航天器编队相对运动精确的非线性动力学方程。基于电磁力远场计算模型的不确定性,对相对运动动力学模型进行了修正。在电磁力计算模型不确定和航天器间存在通信时延的条件下,对位置跟踪控制的目标设计了自适应协同控制器。考虑到电磁航天器磁矩产生能力的不同,给出了通过优化进行磁矩分配的方案。通过仿真表明:所设计的自适应协同控制器不仅实现了对期望轨迹的准确跟踪,而且相比人工势函数法,暂态维持编队构型的能力提高了4.9倍,并且所给出的磁矩分配方案实现了磁矩的合理分配。     

电脉冲除冰系统电磁脉冲力仿真分析

为了获得更精确的电脉冲除冰(EIDI)系统中电磁力在飞机蒙皮上的分布及其随时间变化的情况,针对系统的工作原理与工作过程进行了仿真研究。计算分析了EIDI系统电路中电流随时间变化的关系;通过麦克斯韦方程组的求解完成了EIDI系统电磁场的仿真;计算分析了电磁力随时间变化的规律,获得了蒙皮上的磁感应强度分布、涡电流密度分布和瞬态电磁力密度分布。考虑线圈工作时蒙皮对其电感的影响,建立了更接近真实电路的激励加载方法,得到了准确的电磁力变化趋势;考虑趋肤效应对蒙皮厚度方向上涡电流密度、电磁力密度分布的影响,用有限元分析方法使蒙皮上电磁力分布的计算更为全面合理。      

螺旋波电推进羽流电磁矢量控制的原理性验证

推进器羽流的电磁矢量控制是基于电磁位形的改变使得喷射的羽流改变方向。为了原理性验证电推进羽流电磁矢量控制技术，针对螺旋波电推进器，开展了磁场位形调制仿真设计和试验验证。说明了电磁矢量调制线圈能够改变磁场位型，并且在试验过程中验证了等离子体羽流随磁场位型变化而产生的羽流方向偏转。在周期性磁场调制过程中，验证了等离子体密度参数随之周期性涨落。螺旋波电推进羽流方向最大偏转角度60°，可控偏转频率15Hz，说明了电推进羽流电磁矢量控制的可行性。