两路15 kW连续波微波磁控管相干功率合成技术

为了提高大功率微波磁控管相干功率合成的效率,并且使合成功率能够长时间稳定输出,需要克服注入锁频磁控管工作时存在的相位漂移问题。基于LabVIEW实现了对两路S波段15k W注入锁频磁控管相干功率合成系统相位的闭环控制。通过对注入锁频磁控管进行移相精度为1.8°的相位控制,使相干功率合成的效率最高达到93.6%,并且保障了相干功率合成系统的稳定。基于LabVIEW的相位闭环控制是微波磁控管相干功率合成系统获取大功率和高效率的关键技术,能够促进注入锁频磁控管在微波能工业中的应用。     

1kW注入锁定连续波磁控管微波相干合成实验研究

为满足工业应用大功率微波源的需求,开展了基于两路S波段1 k W注入锁定连续波磁控管的微波功率相干功率合成系统的实验研究。在理论上,分析了两路磁控管输出微波功率比和相位差对合成效率的影响。在实验中,用同步的微波源实现两路注入信号,采用磁控管注入锁定技术,通过虚拟仪器软件实现了自动化合成功率控制。实验成功进行了基于两路1 k W在S波段注入锁定连续波磁控管的相干功率合成。测试结果表明,两路S波段1 k W连续波磁控管的相干功率最高合成效率≥95%,为研究高效率的大功率合成微波源提供了重要的实验基础。     

20 kW磁控管频率推移特性的功率合成实验研究

为突破能源互联网应用中微波功率对工业应用规模和无线通信距离的限制,开展了基于S波段20 kW磁控管推移特性的两路连续波磁控管功率合成系统实验研究.从理论上分析了20 kW磁控管频率推移特性的功率合成系统的可行性和高效合成条件,从实验中完整表征20 kW磁控管的推移特性,并通过该特性成功实现了双管功率合成.测试结果表明,...     

考虑磁控管不稳定性的微波徳拜介质加热

实际工作中的磁控管输出微波的功率,相位和频率均是不稳定的.本文采用有限元(FEM)计算方法,结合蛙跳技术首次模拟了考虑磁控管不稳定性时微波对矩形谐振腔中徳拜介质的加热.结果表明,磁控管的不稳定性会严重影响到微波对矩形谐振腔体中徳拜介质的加热,尤其是被加热的介质物理尺寸较小的时候这种影响更为明显.磁控管的不稳定性还会影响到微波加热的可重复性,因此在设计微波化学反应器,计算以磁控管作为微波源的微波加热时必须要考虑磁控管的不稳定性.本文建议在研究微波化学反应机理时采用稳定性更好的固态源.     

小型氢频标微波腔TE011本征模结构的仿真分析

用Ansoft HFSS仿真软件建立了小型氢频标磁控管型微波腔模型结构,仿真了不同电极间距的磁控管型微波腔谐振频率和品质因数,分析了贮存泡对小型氢频标磁控管型微波腔谐振频率的影响.结果是电极间距对微波腔谐振频率影响很大,而贮存泡对微波腔谐振频率影响较小,对实际设计当中影响磁控管型微波腔谐振频率的因素给出了建议.     

自制微波设备修复污染土壤的实验研究

研究了自制微波土壤修复设备对某实际有机氯农药污染场地土壤的修复效果,该微波设备采用四个对称安装磁控管作为微波发生器,微波腔体中土壤罐采用碳化硅材料,使污染土壤能够快速升温.结果表明:该微波土壤修复设备能够快速有效地降解实际污染土壤中的滴滴涕(DDT)；微波功率和土壤量对污染土壤中DDT的降解效率有较大影响,当微波功率为4 kW,土壤量为1kg,辐射30 min时,土壤中总DDT的去除率达到77.6％；与常规加热方式相比,微波加热条件下,土壤总DDT的去除率提高了了27.4％,这是由于微波加热效率高于常规加热,同时微波可削弱反应过程中的化学键.     

微波接收前端高功率微波效应实验研究

高功率微波可通过雷达、电子战装备的天线进入装备内部,这种方式耦合能力强、峰值幅度大,容易造成装备电磁干扰或损伤.因此,有必要开展高功率微波对电子设备的作用效应和防护研究.针对设备级高功率微波效应研究较少的现状,以某X波段微波接收前端为对象,采用注入法开展高功率微波损伤效应实验,获取了效应现象和数据.结果显示,无限幅器保护时,注入微波的峰值功率达到48.8 dBm,单个脉冲就能损伤微波接收前端的低噪声放大器;采用限幅器防护后,注入微波的峰值功率需增加到60.7 dBm,脉冲数增加到100个才能实现微波接收前端的损伤.实验表明,能量沉积是进行损伤的必要条件,通过高峰值功率短脉冲或长脉宽脉冲串,高功率微波都可以对电子设备中的敏感器件造成损伤,综合运用峰值功率、脉宽和脉冲数等参数可增强高功率微波作用效应.在此基础上,还分析了典型参数高功率微波武器对电子设备的作用距离、作用规律,可为武器装备高功率微波效应评估和防护设计提供参考.     

2.45 GHz工业微波电源控制系统设计

2.45 GHz微波磁控管在工业与家用中被广泛使用.用半桥LLC谐振变换器作为主电路,以STM8嵌入式系统为核心设计了电源的数字化控制系统,并通过改变主电路开关管的开关频率与占空比实现有源功率因数校正(APFC)以及输出功率调节.电源的输出为恒功率控制,同时加入了对过温、过压、过流的诊断与调节控制算法.实验结果表明,该电源可安全可靠的工作在软开关状态;并以额定功率为1.2 k W的不同型号磁控管验证了电源的负载自适应能力;输出功率可在500 W~1 200 W之间变化,步进值为20 W;在额定工作状态下输入功率因数可达到0.98,电源的效率高于95%,该电源成本较低,且可实现多单元总线控制.     

基于MEMS技术的差分式微波信号相位检测器

提出了基于MEMS技术,由功分器、45°移相器和MEMS电容式微波功率传感器组成差分式微波信号相位检测器,实现了在被测信号幅度未知条件下全周期的相位测量.利用HFSS对各组件进行了模拟设计,包括功分器的模拟与设计和MEMS电容式微波功率传感器的模拟与设计,特别采用GaAs MMIC工艺制作了其中的MEMS电容式微波功率传感器,在8～12 GHz的频率范围内,回波损耗小于-20 dB,插入损耗小于0.2 dB.最后利用ADS对整个系统进行了模拟,模拟结果与理论计算结果的误差在3.5%以内,并进行了误差分析.     

基于光子技术的实时频率测量方法

研究了一种基于光子技术的实时频率测量方法,该方法利用两个级联强度调制器构成光子混频结构.通过理论分析与模拟仿真,设计了光通道与射频通道延时差,以优化测量带宽,同时保证测量精度.由于测量系统对微波信号实现混频后,输出的直流光功率与频率存在对应关系,利用光功率计对直流光功率进行监测,便可实现实时频率测量.该系统未采用光电探测器,极大地降低了系统成本.实验结果表明,在1~6GHz频率下,测量误差低于±0.12GHz.     

一种大功率连续波磁控管的高频电磁场与热应力场耦合分析

本文发展一种应用于大功率连续波磁控管腔体的高频电磁场-热应力场耦合分析方法。首先,采用等效电路理论与数值仿真方法研究一种大功率连续波磁控管谐振系统在无隔模带、单环隔模带和双环隔模带情形下的工作模式、谐振频率和品质因数的内在关系;其次,对扇形和扇槽形阳极叶片的温度分布进行理论推导。研究发现,隔模带能够提高谐振系统的模式分隔能力,但也会增大损耗、降低品质因数;再者,通过对比不同冷却条件下谐振系统的热应力、形变、温度和谐振频率,设计出满足30kW连续波输出磁控管散热的冷却水路和相匹配的冷却条件;最后,结合二者得到阳极叶片温度与π工作模式谐振频率间的对应关系并给出磁控管的热漂移曲线。     

一种环形反射板结构同轴虚阴极振荡器

为了提高同轴虚阴极振荡器的能量转换效率,提出了一种环形反射板结构,在阳极箔末端采用一个环形反射板,利用自反馈微波对电子束进行预调制,增强了波-束互作用,提高了能量转换效率.2.5维粒子模拟表明,微波输出功率随反射板的位置呈周期性变化.经过对结构参数的优化,采用距离阴极发射面左端20mm、内径为25 mm的环形反射板,微波输出功率最高.在外加600 kV电压条件下,模拟得到了1.13 GW微波输出功率,其能量转换效率达到8%,频率为4.85 GHz,频谱特性好.     

基于微带环缝谐振器的小功率微波等离子体源

介绍了一种基于微带环缝谐振器的2.45 GHz小功率微波等离子体源,根据微带环缝谐振器的奇模等效电路,通过S参数与微波等离子体阻抗之间的关系,研究小功率微波等离子体源的阻抗匹配及其在不同气体条件下的放电规律.研究表明,在低气压(空气)和常压(氩气)条件下,输入功率不超过1 W,都能使气体放电并激励起稳定的微波等离子体;当微波等离子体激励以后,小功率微波等离子体源的谐振频率和S参数发生变化.这些为小功率电容耦合微波等离子体源的小型化研究提供了理论基础.     

基于受激布里渊散射的微波光子滤波器

提出了一种基于可调谐多波长光纤激光器和受激布里渊散射(SBS)的中心频率可调谐的复系数多抽头微波光子滤波器.滤波器的复系数由SBS相移器的相移产生,通过改变SBS的泵浦功率即可改变相移的大小,实现滤波器的中心频率连续可调,同时保证滤波器的频率响应特性不变.滤波器的频率选择性可通过减小载波的波长间隔得到改善.通过调节多波长光纤激光器的相邻波长间隔使品质因数(Q)提高了15.922 1,微波光子滤波器(MPF)的中心频率实现了6.402GHz范围内的连续调谐.     

微波器件与微波能应用

正微波能是一种以微波作为能量载体的新型能源,随着研究的不断深入,微波能在工业、农业、林业、医疗、国防以及社会生活等方面得到越来越多的应用。微波加热具有穿透能力强、加热均匀、速度快、控制及时、选择性加热、高效、清洁、无污染等优点。在人造石材领域,广西贺州率先应用微波固化技术实现人造石荒料的快速固化处理。磁控管作为一种高效大功率微波真空电子器件,是微波能应用系统普遍使用的核心器件。大功率磁控管的高稳定性和长寿命是微波能工业化应用亟待解决的关键问题之一。基于此,本期邀请微波真空电     

基于PLC的中药丸微波干燥控制系统设计

微波作为一种高效清洁的能源和信息载体被广泛应用于生产、生活的各个领域,微波干燥就是微波的主要应用领域之一.本文基于隧道式干燥机构,利用西门子公司的PLC S7-200设计了微波干燥机的自动控制系统,主要包括:磁控管电源的自动控制、灯丝电流的自动控制、整机的自动控制等.     

考虑零注入约束的双线性WLAV状态估计

零注入节点功率失配量对电力系统安全评估有着重要影响,为减小零注入节点的功率失配量,提出了考虑零注入约束的双线性WLAV(Weighted Least Absolute Value)状态估计方法,该方法将零注入约束以等式约束的形式添加到双线性WLAV状态估计中。基于IEEE标准系统,采用零注入约束的双线性WLAV状态估计方法对国内某省网进行仿真,结果表明:该方法既能保留基于内点法的双线性WLAV状态估计原有的计算效率高的优点,又能减小零注入节点的功率失配量,且抗差性能有一定程度的提升。     

一种915 MHz低功率微波高效微带整流电路研究

设计实现了一种基于微带结构的微波整流电路,研究了在不同输入功率下的微波整流效率.该整流电路采用肖特基二极管的倍压式整流电路设计,针对输入微波功率的大动态范围进行了优化设计.通过软件仿真和加工实测,表明在0 dBm至20 dBm的微波输入功率下,该整流电路均可获得不低于50%的直流转换效率.在17 dBm的微波输入功率下,整流电路效率达到了78.8%.     

大功率微波源数字调功的研究

本文对用于大功率微波源的磁控管连续调功问题进行了详细的理论分析和研究，实现了在仪器设备中微波大功率连续调功的计算机控制。     

肖特基二极管对微波响应的多物理场协同计算

以型号为HSMS 282c的肖特基二极管为例,利用多物理场协同算法对其微波响应特性进行了计算.通过比较器件在有或无封装时对特定频率的响应情况,发现封装可使器件的耗散功率增加87%.本文还对比了肖特基二极管在不同频率微波激励下的平均耗散功率,发现器件的耗散功率在 35 GHz附近存在峰值.当二极管的工作频率高于32 GHz时,耗散功率会随环境温度的增加而增加.研究结果对于半导体器件的微波效应研究具有重要的参考价值.