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高功率微波技术
高功率谐振式波导缝隙阵宽角扫描技术
马嘉雯, 孙云飞, 宛建峰, 张强, 袁成卫
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210307
摘要:
在传统高功率缝隙波导阵列中,缝隙间的相互耦合严重影响了阵列的宽角扫描能力。以实现阵列宽角波束扫描为目标,通过分析阵列扫描特性,从提高缝隙阵元间隔离度的角度出发,提出在阵列中引入隔离栅结构,降低了阵元间耦合对阵列大角度扫描时的影响。在此基础上,设计了基于波导窄边斜缝的谐振式阵列天线,采用电磁仿真软件优化阵列。数值模拟结果表明,未采取措施前阵列的最大扫描范围为±34°,引入隔离栅后扫描范围可扩大至±46°,波导端口S11≤−10 dB,增益仅下降了2.3 dB,单根缝隙波导功率容量达330 MW,有应用于高功率微波领域的潜质。
波导-同轴线的脊型转换器设计与测试
张辉, 慕振成, 荣林艳, 王博, 万马良, 谢哲新, 周文中, 李松, 刘美飞
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210105
摘要:
射频测量系统中经常会用到波导-同轴线转换器,主要是利用其将射频器件的波导端口转换成能够直接接入测量仪器的50 Ω同轴线。本文设计的648 MHz/WR1500波导同轴转换器主要用于CSNS升级工程(CSNS-II)超导直线射频器件的测量。利用切比雪夫脊型阶梯阻抗变换和探针耦合的方式实现波导到同轴线的转换。对脊加载波导和不连续同轴线分别进行了分析,得到最优尺寸。为了提高测量精度,设计的波导-同轴线转换器具有低插入损耗、低驻波比和宽带宽等特性。最后对生产的转换器进行了测试,测试结果与仿真结果相近,能够满足作为测量器件的使用要求。
高品质因数谐振腔的储能过程和泄能过程
王自成, 张志强, 高冬平, 丁耀根, 高怀林
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210132
摘要:
为了计算高品质因数谐振腔的储能过程和泄能过程,将高品质因数谐振腔的输入膜片和输出结构分别建模为一个二端口网络和一个三端口网络,根据高品质因数谐振腔的信号流图,提出了一种基于递推的数值计算方法。用该方法设计了一个工作在2.92 GHz附近的基于BJ32波导的高品质因数谐振腔,给出了谐振腔的储能过程和泄能过程。当输入膜片开口宽度取20 mm、输出膜片开口宽度取60 mm时,计算得出的谐振频率为2.9198 GHz,饱和储能时间为2.6 μs,输出脉冲宽度6.82 ns,输出峰值增益为129.6,能量效率为0.169。
车辆线缆瞬态电磁脉冲耦合仿真与抑制技术
王震, 蔡金良, 秦风, 扈泽正
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210227
摘要:
瞬态电磁脉冲可通过车辆互联线缆耦合至电子系统内部,造成电子设备受扰甚至损毁,研究瞬态防护器件对电磁脉冲的抑制特性可为车辆电磁防护设计与实施提供有力支撑。本文以发动机电控系统为研究对象,考虑关键金属结构、线缆与电子设备,建立发动机电磁仿真模型,计算获取了瞬态电磁脉冲作用下线缆端口耦合干扰特性;基于电磁脉冲注入方法设计并搭建了瞬态防护器件测试平台,获取了瞬态电压抑制器与压敏电阻两类典型瞬态防护器件的响应时间、钳位电压、尖峰泄露等响应特性;在仿真与测试结果的基础上,选取一型瞬态电压抑制器应用于凸轮轴位置传感器信号线的电磁防护。研究结果表明,该型瞬态电压抑制器对线缆瞬态电磁脉冲耦合干扰抑制能力接近20 dB,置于滤波器前端可有效抑制线缆耦合干扰,保护终端设备。
基于极化转换超表面的宽带低雷达散射截面缝隙天线阵
潘晨清, 周东方, 刘起坤, 张毅, 吕大龙, 张德伟
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210197
摘要:
提出了一种利用极化转换超表面(PCM)来缩减雷达散射截面(RCS)并保持缝隙天线阵列辐射特性的新型天线,在不影响天线性能的情况下实现了天线的宽带RCS缩减。该PCM由45°倾斜的开槽矩形贴片周期排布构成,它被放置在缝隙阵列天线的上表面,起到RCS缩减的功能。分析了RCS缩减的特点和原理,仿真和实验结果表明,带有PCM的缝隙天线阵在x极化和y极化波冲击下,单站RCS缩减带宽为8.0~21.8 GHz。同时天线的辐射特性在阻抗带宽、增益和辐射模式等方面都能保持良好性能。
基于吸聚一体的低散射传输型透镜设计
胡嫁琪, 李震宇, 王祖鑫, 尚玉平, 王思豪, 廖成
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210169
摘要:
通过传输型超表面透镜与电路模拟雷达波吸收器的集成设计,提出了一种兼具透射波前变换与带外雷达散射截面减缩特性的微波复合材料设计方法。透镜采用亚波长分布的周期性单元,由梯度相位补偿对透射波进行调节,进而获得平面波前与球面波前之间的互易变换。并且,使用透镜在波前变换频带以外低频端的反射特征,结合单个有耗层设计,构造了电路模拟吸波器。选用一副缝隙耦合馈电的微带贴片天线单元作为初级馈源天线,观察到复合材料的波前变换特性可在宽频带范围内产生主瓣增益增强效果。与透镜相比,电路模拟吸波器的引入使得复合材料针对TE与TM极化分别可在130.68%与155.11%的频率范围内获得雷达散射截面减缩效果。通过全波模拟和实验测量,验证了辐射增益增强与雷达散射截面减缩效果,表明了复合材料吸聚一体设计的有效性。
基于试验结果的电磁兼容性量化表征技术研究
陈鑫, 邱扬, 田锦, 左江江, 陆希成, 杨春, 徐亮, 赵仁仲
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210138
摘要:
以装备电磁兼容性量化需求出发,根据电磁兼容试验数据的特点,将试验结果分为EMI类和EMS两种类型进行分析,提出了EMI和EMS两类试验结果量化表征方法并构建了数学模型。针对EMI类试验数据特点,通过超标数据占比和超标特征两个维度完成了EMI数据的量化表征模型构建;针对EMS类试验结果仅为定性描述这一特点,结合试验过程中的敏感现象,从干扰源及敏感频段两个维度进行量化表征模型构建,通过软件实现了相关量化模型,并通过试验结果量化算例予以验证。以试验结果开展的量化表征研究工作,获得了试验项目的数学量化模型,实现了基于国军标试验标准的电磁兼容试验结果量化表征。
核科学与工程
基于SuperMC的随机介质程序在双重非均匀性问题中的应用
朱彤, 陈玉清, 李昂, 谢明亮, 叶磊
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210301
摘要:
与传统的棒状燃料采用单一UO2陶瓷芯体不同,弥散型板状燃料元件是将燃料微球混合在金属基体中,燃料球与基体间微观上还存在体积的非均匀性。如果不能有效处理弥散燃料的局部空间自屏效应将对物理特性参数计算带来一定偏差。但传统确定论程序的填卡方式忽略了弥散型燃料具有双重非均匀性的特点。针对板状弥散型燃料栅元,基于SuperMC程序编写随机介质程序,分别建立体积均匀模型和颗粒模型来验证分析弥散型燃料中由空间自屏效应引起的非均匀性。结果表明,该随机介质程序用于SuperMC中,可以解决具有双重非均性的弥散型燃料的粒子输运数值模拟问题,再通过建立传统RPT等效模型修正燃料和基体间非均匀性带来的计算偏差。
MC模拟无卷积全谱转换法测量X,γ辐射剂量
曹蕾, 张耀锋, 杨扬, 黄建微, 张晓乐
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210300
摘要:
为了更好地进行环境X/γ辐射剂量的测量,通过对电制冷高纯锗探测器蒙特卡洛建模获取0.01~1.5 MeV能量范围内的能谱和剂量(率)值,并利用无卷积全谱转换法进行能谱-剂量转换研究。研究发现,通过无卷积全谱转换法计算得到的剂量率与模拟剂量率符合较好;通过在中国计量研究院环境γ辐射空气吸收剂量标准辐射场中进行Co-60和Cs-137放射源剂量率实验验证,结果显示,在0.01~1.5 MeV的能量范围内,通过能谱-剂量转换得到剂量率与标准剂量率的误差小于±10%,这表明通过无卷积全谱转换法进行能谱-剂量(率)转换系数的求解是可行的。
粒子束及加速器技术
合肥光源逐束团相位测量及纵向不稳定性诊断
唐雷雷, 卢平, 孙葆根, 周泽然, 吴睿喆
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210164
摘要:
为了研究储存环束流多束团纵向运动特性,在合肥光源(HLS-II)上研制了一套逐束团相位测量系统。该系统利用示波器直接采集BPM和信号,采用过零点检测法、时间差分(Temporal Difference, TD)法相结合的方法从BPM和信号中提取出逐束团相位。介绍了逐束团相位测量系统的系统构架、相位提取方法以及在HLS-II上的一些实验结果。通过对该系统记录的5 ms时间长度的逐束团多圈相位数据的离线分析,得到多束团纵向运动的同步振荡的频率、纵向工作点、束团振荡的模式信息以及振荡模式增长率等特征信息,诊断出HLS-II在top-off恒流运行期间存在2个较强的纵向耦合束团不稳定模式,并提取出了2个振荡模式的增长率。该系统的逐束团相位测量结果及相关纵向不稳定性分析可为机器研究、纵向反馈系统调试评估及高频RF系统的性能评估等提供参考。
中国散裂中子源准直控制网数据处理方法
王铜, 董岚, 梁静, 马娜, 柯志勇, 何振强, 罗涛, 门玲鸰, 闫路平, 韩圆颖, 卢尚, 张露彦, 闫皓月, 刘晓阳
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210096
摘要:
以中国散裂中子源CSNS的直线加速器控制网为例,对其数据处理方法进行研究,采用平面与高程二维平差以及三维定向平差两种方式对准直控制网进行处理分析。同时,为了使准直数据处理更加简易便利,提出利用激光跟踪仪的测量软件SA实现三维定向平差的方法。通过不同软件及不同数据处理方法的对比,验证准直控制网数据处理的正确性,最终200 m长直线控制网点位精度优于0.2 mm,这为准直控制网的数据处理提供了指导。
强激光物理与技术
脉冲激光烧蚀推进技术的航天应用进展
洪延姬, 毛晨涛, 冯孝辉
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210275
摘要:
脉冲激光烧蚀推进技术具有比冲高和推力可精确控制的特点,既可用于发射有效载荷也可用于星载动力,甚至可用小行星表面物质作为推进剂使其偏转轨道,因此,在航天领域得到越来越多关注。本文围绕激光单级入轨发射、同步轨道和火星轨道运输;激光微推力器用于航天器姿轨控,以及激光与电组合推进;激光烧蚀操控厘米级空间碎片的轨道,以及激光烧蚀操控较大尺寸碎片的姿态;激光烧蚀偏转小行星轨道等方面,对脉冲激光烧蚀推进技术在航天领域研究现状和进展,进行了较为系统全面地归纳和总结,并对激光平均功率、波长、脉宽和推进剂选材等关键问题,进行了较为详细分析。
光纤激光泵浦MgO:PPLN高功率中波红外光参量振荡器
何洋, 陈飞, 万浩华, 季艳慧
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210308
摘要:
为实现高效率、高功率中波红外激光输出,研制基于MgO:PPLN晶体的中波红外光参量振荡器(OPO),泵浦源为基于主振荡功率放大(MOPA)结构的线偏振掺Yb光纤激光器(YDFL)。实验结果表明:YDFL可实现最高79.1 W的1064.1 nm脉冲线偏振激光输出;在YDFL泵浦下,通过优化输出镜曲率半径和泵浦光束腰直径,该OPO实现最高9.15 W的3.754 μm脉冲激光输出,光光转换效率为11.57%,重复频率为300 kHz,脉冲宽度约为110 ns。
飞秒激光中脉冲内差频技术进展
杨雪梅, 田坎, 何林珍, 王炜哲, 梁厚昆
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210246
摘要:
中红外激光具有多种优势,可以广泛的用到生物、化学、物理等科学研究领域。通常采用直接激射和非线性频率转换这两种方式产生中红外激光,然而,为了实现中红外宽带超短脉冲的发射,非线性频率下转换是现今的唯一方法。脉冲内差频(Intra-pulse Difference Frequency Generation, IP-DFG)是一种简单的非线性频率转换的方法,本文中对红外脉冲内差频(IP-DFG)的工作做了详细的回顾,从中红外激光晶体和基于IP-DFG产生具有超宽带的中红外超短脉冲的先进工作两个方面做了综述和评论,分别比较了非线性晶体类型、驱动脉冲源、产生超宽带中红外脉冲的光谱范围、转化效率等,并在最后讨论和阐明了IP-DFG领域面临的机遇和挑战。
抛光区域几何特征与流场创成关键参数关系
杨航, 余玉民, 张云飞, 黄文, 何建国
, doi: 10.11884/HPLPB202133.210151
摘要:
磁流变抛光在其实际工作过程中,抛光区域几何特征的不同将会对流场创成的关键参数产生很大的影响。本文针对此问题建立三维模型与实验仿真展开研究。在研究抛光区域几何特征与流场创成关键参数的关系时,先改变抛光区域形状,观察其对流场创成中剪切应力、压力产生的影响;再控制抛光区域的形状相同时,通过改变抛光区域尺寸大小,观察对流场创成中剪切应力、压力产生的影响。结果表明:当抛光区域形状不同时,抛光区域为凹面时剪切应力最大,抛光区域为凸面时剪切应力最小。当抛光区域形状为凸面时,抛光区域两边的剪切应力随着抛光区域曲率大小增大而增大;当抛光区域形状为凹面,抛光区域两边的剪切应力随着抛光区域曲率大小增大而减小。当抛光区域形状不同时,抛光区域为凹面时压力最大,抛光区域为凸面时压力最小。当抛光区域形状为凸面时,抛光区域处的压力随着抛光区域曲率大小增大而增大;当抛光区域形状为凹面时,抛光区域处的压力随着抛光区域曲率大小增大而减小。