高频传输线分布参数的研究

在低频情况下,可以使用经典传输线方程来计算传输线沿线及其负载上的电压和电流,由于采用了准TEM模近似,经典传输线方程在处理更高频情况下的传输线问题时就不再适用了.基于麦克斯韦方程和电磁散射理论,建立了高频传输线方程,该方程具有和经典传输线方程类似的方程结构,其包含的新分布参数(高频传输线分布参数)与经典传输线理论的分布参数有区别,低频时两种分布参数近似相同,随着频率升高则差异变大.通过分析和仿真算例证实,应用高频传输线分布参数可以得出与全波分析方法一致的计算结果.因此,对于经典传输线理论不再适用的高频情况,高频传输线及其分布参数的研究为其提供了另一种分析途径.     

电大开孔箱体内部场线耦合等效电路模型

基于混合算法提出了一种用于电大开孔箱体内部场-线耦合效应分析的等效电路模型.基于Cohn模型和镜像原理,计算电大开孔箱体内部任意观测点处电场解;推导了箱体内部电偶极矩辐射场的标量格林函数,并在其基础上建立了描述箱内场-线耦合的积分方程;采用矩量法对该积分方程求解,并基于所得线性方程组设计了箱内场-线耦合的等效电路模型;结合传输线终端边界条件,对终端响应电流进行计算.面波入射（φ=0,θ=0,φ=π/2）条件下,对5组实验的箱内传输线终端响应进行仿真分析,结果表明:等效电路模型精度与传输线细化指数η成反比,当η=0.375时,相关系数达到0.987 8;仿真0~3 GHz范围内1 001个频点的平均耗时比为1:9.2,从而验证了等效电路模型的高效性;等效电路模型与TLM数值算法计算结果的相关系数均值达到0.984 4,而绝对误差均值和标准差为12.445 dBA和16.438 dBA,从而验证了等效电路模型的准确性.      

高频单导体传输线模型及其乘积积分算法

低频情况下,可以使用经典传输线方程(电报方程)计算传输线网络沿线及负载上的电压和电流,由于采用了准TEM模近似,故经典传输线方程在处理更高频情况下的传输线问题时就不再适用.本文基于麦克斯韦方程和电磁散射理论,建立了高频单导体传输线方程,对该方程做低频近似即可得到经典方程;采用乘积积分方法对该高频方程进行数学变换,使其具有和经典方程类似的方程形式;根据边界条件和乘积积分解法最终计算出传输线沿线电流和电位分布.若干仿真算例证实,该模型及其方法可以给出和全波分析方法一致的计算结果,为精确分析高频传输线问题提供了全波分析之外的另一种途径.     

用多极理论保角变换法分析未屏蔽平板线

提出了用多极理论保角变换组合法计算未屏蔽平板线特性阻抗的问题,保角变换将未屏蔽平板线的无穷边界无界场或边值问题转化为有界场域边值问题,再利用多极理论方法进行求解。3种未屏蔽平板线的计算结果表明：多极理论方法确实具有较高的计算精度,多极理论保角变换组合法是分析未屏蔽平板线特性阻抗问题的一种有效方法,可以很方便地应用于传输线工程问题的设计与计算。     

高功率脉冲对接地传输线耦合的FDTD方法

为研究高功率（HPEM）脉冲对电子设备连接线的电磁干扰问题，采用时域有限差分（FDTD）法分析了接地多导体传输线的电磁耦合响应。采用反射定律结合傅里叶变换计算了地面的电磁贡献，通过与直接照射场叠加得到了多导体传输线的激励场，运用二阶精度的中心差分方法对传输线方程进行了离散，给出了节点电压与电流的FDTD迭代方程，FDTD计算域截断采用前后向差分结合终端广义戴维南定理来完成。数值计算得到高功率高斯脉冲对多导体传输线接地负载的电压响应，该方法具有观察点可灵活选取的特征，最后通过典型算例分析了入射波照射方向、接地负载对传输线瞬态耦合的影响规律。     

一种计算有损均匀传输线正弦稳态解的方法

由偏微分方程描述的均匀传输线至今还未有一种通用的求解方法,因此众多学者对传输线的理论问题仍在不断的探索和研究,其中均匀传输线稳态解的计算也是所研究的内容之一.提出了另一种计算有损均匀传输线正弦稳态解的方法.首先建立有损均匀传输线的复频域模型,解得线上电压电流在任意激励下的复频域解,随即得到关于线上电压电流的网络函数.然后根据网络函数与系统频率特性的关系,得出线上电压电流在正弦激励下的稳态解,最后通过计算实例验证了该结果的正确性.     

静电放电电磁脉冲辐照效应研究

基于传输线理论研究了静电放电电磁脉冲(ESD EMP)对电路的辐照效应机理,并建立了相关的数学模型.参照IEC61000-4-2标准,进行了ESD EMP辐照效应实验,同时实测了耦合板周围电场强度,实验结果表明,当受试设备电路板平行于水平耦合板(HCP)放置时,在电场强度类似的情况下,对水平耦合板(HCP)放电时的感应干扰电压普遍比对垂直耦合板(VCP)放电时高.将实验结果与模型分析比较,结果吻合良好,因此可以用此模型来研究静电放电产生的电磁脉冲场与电子系统的能量耦合问题.本文研究也表明现行的IEC61000-4-2标准存在不足,水平耦合金属板会改变静电放电电磁脉冲辐射场的入射方向,对测试结果影响较大,需要对被测设备(EUT)的摆放位置作进一步的规范.     

超高性能混凝土梁抗剪承载力计算方法

分别采用极限平衡法、修正压力场理论和塑性理论对超高性能混凝土梁抗剪承载力进行分析.根据超高性能混凝土的力学特性,采用简化的Rankine破坏准则推导了极限平衡法求解超高性能混凝土梁抗剪承载力的相关公式;通过对修正压力场理论的相关方程进行修正,得到了适合计算超高性能混凝土梁抗剪承载力的相关方程;给出了用塑性理论求解超高性能混凝土梁抗剪承载力时塑性系数的取值方法.通过对9根试验梁和其他17根试验梁进行计算,结果表明:极限平衡法、修正压力场理论和塑性理论均能较好地预测超高性能混凝土梁的抗剪承载力,其中修正压力场理论计算结果比较保守,极限平衡法计算结果最接近实测值且变异系数最小.     

基于等效传输线模型的腔体场分布快速算法

为实现外部电磁波照射下矩形金属腔内各点场值的快速有效计算,本文以等效传输线模型(TLM)方法为基础,建立孔缝耦合模型进行计算分析并编程实现.计算结果表明,等效传输线模型方法与三维全波分析商业软件的模拟计算结果吻合,但计算时间大大缩短.并且该方法计算结果与实验测量结果基本吻合,说明采用等效传输线模型算法计算腔体内的场分布是有效可行的.     

非均匀耦合传输线瞬态响应灵敏度分析

在非均匀耦合传输线瞬态响应灵敏度分析中,提出了一种基于精细积分法的分析方法.这是一种半解析的时域分析方法,该方法将非均匀耦合传输线时域电报方程在空间差分离散,建立起传输线瞬态响应及传输线瞬态响应灵敏度对时间的一阶微分方程,通过分步积分,从而将求解传输线瞬态响应灵敏度问题转换成了求解传输线瞬态响应问题,极大地简化了问题的分析.该方法具有算法稳定、简单、精确及通用性强等特点,能够分析任意类型的传输线及负载.算例结果表明了文中方法的正确性和有效性.     

紧凑型复合左右手传输线电磁特性

提出了基于正六边形互补开口单环谐振器对的紧凑型复合左右手传输结构和其等效电路模型。通过对结构参数的仿真分析,明确了该型传输线的作用机理,实现了对谐振频点和带宽的操控;设计的传输线在4GHz处实现了左右手的无缝连接,其-10dB阻抗带宽达到了1.85GHz(3.61~5.46GHz),相对带宽达到了40.8%;采用转移参数矩阵与Bloch-Floquet理论对电路模型进行了深入分析,电磁仿真模型、等效电路模型和测试结果的高度一致性证明了等效电路模型的合理性与有效性;并提取了等效电磁参数模型,验证了该结构的负折射率与后向波传输特性。     

配电网电力线高频阻抗特性分析

配电网高频阻抗特性分析是当前电力载波研究的一个重要内容。该文从传输线理论出发,通过分析等效负载阻抗在复平面上的变化规律,讨论了3种典型连接形式的电力线高频阻抗特性;指出了在高频载波的条件下,传输线的策动点阻抗与负载阻抗特性变化的关系,为进一步讨论大规模配电网阻抗特性提供了分析方法。总结了电网参数对阻抗特性的影响,通过改变线缆参数和调制方法来减小传输线阻抗特性变化对载波通信的影响。     

Fourier变换重建超声图像的研究

基于有限衍射波理论的高帧率(high frame rate，HFR)超声成像系统是通过发射平面波成像的．由于采用平面波，故成像区域为矩形．为了得到扇形成像，提出了一种更一般化的Fourier重建图像的方法，它同样基于一次发射就可重建超声图像．与原HFR方法不同的是发射声场可以是非平面波．在非平面波声场中进行了计算机仿真．由于采用了由零阶汉克尔函数所定义的圆柱场，获得了具有扇形形状的超声图像，仿真结果显示了新方法的有效和更具有一般性的特点．     

气饱和土中弹性波的传播特性

为分析气体对干土中弹性波传播特性的影响,基于Biot理论推导了两相介质平面波动解,以及孔隙流体自由流动和孔隙无渗流两种极限情况下的波速公式.通过数值算例,分析了气饱和土中弹性波速度与衰减特性,并与水饱和土中的计算结果进行了比较.结果表明,低频下气体对干土中波传播的影响不大,但由于气体的高动粘滞性,高频时气体的作用不可忽略;气-固耦合作用比水-固耦合作用要弱得多,气饱和土体中P1波速度比在水饱和土中显著降低,P2波速度则有所提高,而衰减则刚好相反.     

基于广义谐振理论的输电线路中波无源干扰谐振频率预测

现有 IEEE（institute of electrical and electronics engineers）标准,目前只能明确0．5～1．7 MHz 有限频段的输电线路无源干扰谐振机理。为拓展输电线路无源干扰谐振的研究频率,引入广义谐振理论,提出了一种基于电磁场能量平衡的干扰谐振频率预测构想。将大尺度空间下输电线路铁塔阵列及天线等效为广义封闭系统,从而基于复坡印廷定理,推导了电磁开放系统广义谐振因子的表达式,求解得到的广义谐振因子零值点为无源干扰谐振频点。该方法由于避开了传统将铁塔等效为半波天线的局限,因此可以实现中波频段无源干扰谐振预测。采用 IEEE 标准算例进行验证,结果表明：1．7 MHz 频率以下,基于广义谐振理论的无源干扰谐振频率预测值和缩比模型实测值最大误差不超过±0．169 MHz。     

基于响应面法的乘用车消声器声学性能优化

针对某乘用车车内、外消声器中频段(0.5~1.5kHz)降噪能力较差的问题,利用响应面法对消声器在中频段的传递损失进行优化.首先,采用Latin超立方法对插入管长度、穿孔板位置和穿孔率等设计变量进行采样,采用声学有限元法计算各样本点在中频段的传递损失;然后,利用Kriging模型建立中频段传递损失的响应面模型,并验证其计算精度;最后,利用遗传算法对该响应面模型的计算结果进行优化.结果表明,与优化前消声器在中频段的传递损失(27.05dB)相比,优化后消声器在中频段的传递损失(41.38dB)增加了14.33dB,其消声性能得到了明显改善.     

基于改进广义S变换的井筒波压制

VSP资料中经常出现能量比较强的井筒波,目前其压制方法主要利用中值滤波和F-K滤波。由于中值滤波存在统计效应,而F-K变换经常存在空间假频,都很难取得理想效果。基于井筒波和有效信号的时频差异,提出利用改进的广义S变换(采用宽度可变的高斯窗函数,其时窗宽度随频率呈正比,在低频段时窗较窄,获得较高的时间分辨率;高频段时窗较宽,故可获得很高的频率分辨率)对井筒波进行分离和压制。理论推导和实际数据计算表明,基于吸收改进的广义S变换的井筒波压制明显突出了有效信号,提高了信噪比。      

一种新型SCRLH传输线结构的特性与实现

本文提出了一种新型的简化混合右左手（simplified composite right/left-handed - SCRLH）传输线 （transmission line - TL）结构。首先从一般的等效电路模型出发,根据Bloch周期性理论对该结构的相移、衰减和阻抗特性进行了分析,结果表明该新结构具有类似带通滤波器的特性：通带内衰减常数为零,特性阻抗为实数并随频率连续平滑分布,具有可任意指定的阻抗匹配带宽;带外特性阻抗为纯虚数,电磁波传播受到抑制。随后本文设计出了一种具有超宽带特性的微带SCRLH TL结构,实物测量、全波仿真与电路仿真结果吻合良好,从而证明了新型SCRLH TL结构的可实现性以及其适用于超宽带滤波器设计的潜在价值。     

基于数字信号处理器的磁耦合谐振式无线电能频率跟踪特性

磁耦合谐振式的传能方式是目前最具发展前景的无线电能传输方式之一。在磁耦合谐振无线电能传输系统中,系统的频率变化对系统效率影响十分明显。为了提高无线电能传输系统的效率,利用DSP锁相原理设计了一套频率跟踪系统,采用基于第一频率校正和后频率相位同校正的频率跟踪方法,解决了系统在高频或频率变化比较大的情况下,频率跟踪缓慢的问题。仿真与实验结果表明:与未加跟踪的系统对比,效率提升明显,系统传输更加可靠。具有频率跟踪的系统有更好的传输性能,以及更高的传输效率。