小型化高稳定性频选设计与等效电路分析

提出一种基于等效电路模型(Equivalent circuit model,ECM)的频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)设计方法,分别设计了单频和双频频率选择表面。根据金属贴片与电感,缝隙与电容的对应关系,分别设计了工作在100GHz的带通型方环形FSS,工作在100GHz和150GHz的双频带通型"箭头+Y"形FSS。针对不同的入射角度和极化方式,分析了双频"箭头+Y"形频选的滤波性能。该双频FSS在入射角度为0°～45°时能保持良好的角度稳定性,在TE、TM模式呈现极化不敏感性。将两款频选的全波分析结果与等效电路结果相比较,两者吻合良好,进一步验证了等效电路方法的正确性和有效性。     

小型化宽阻带多层宽带频率选择表面研究

介绍了一种叉指电容加载的小型化周期结构的多层频率选择表面设计,提出了工作带通且具有超宽阻带频率特性的叉指电容加载结构的小型化频率选择表面.阐述了分布参数叉指加载的小型化宽阻带带通频率选择表面的组成结构,分析了这种宽阻带带通频率选择表面的机理.对分布参数叉指电容加载结构的周期小型化频率选择表面,采用了等效电路分析法和三维仿真软件进行了分析和仿真设计,仿真结果具有超宽阻带和带通的频率特性;提出的叉指结构分布参数电容加载的频率选择结构单元具有较好的容差性,在0°～60°不同入射角下具有良好的频率稳定性.根据设计的叉指电容加载的小型化频率选择表面制作并测试了频率特性,实测和仿真结果一致性较好,中心频率为2.4 GHz,阻带为3～39.6 GHz,阻带宽度超过中心频率的16倍.整个阻带内的抑制度大于15 dB,其中3～15 GHz内的阻带抑制度大于40 dB,相对带宽为10%,带内插损小于0.5 dB.     

一种宽带带通三维频率选择表面设计及分析

基于方形波导结构提出了一种宽带带通三维频率选择表面(3D FSS).所提出的FSS的单元结构由上下端面刻蚀两个相同正方形金属贴片的介质方块和空气方形波导组成,此时每个端面形成了方形槽谐振单元.在电磁耦合作用下,方形槽谐振单元原有单一的谐振模式耦合分裂为奇模和偶模两种谐振模式,由此产生了两个传输极点,从而形成了一个平坦的二阶通带,且通带3 dB相对带宽为25.12%.通过等效电路模型,阐明了该FSS的工作原理.仿真结果显示:在TE和TM两种极化方式下,以0°到45°角度入射时所提出的FSS具有稳定的频率响应.此外,该3D FSS还具有相对较小的单元结构.     

单片微波集成电路中的元件参数的提取

单片微波集成电路（MMIC）中集总元件和MESFET管的模型是微波电路CAD的关键,在确定电路模型后,为要进行正确的设计,还必须知道模型中各元件的参数。在给出了MMIC集总元件9种可能的等效电路形式,已知S参数与频率的关系后,可以确定集总元件应选用的最佳等效电路形成;推导了由S参数提取上述集总元件和管芯等效电路中各元件参数的方法,编制了相应的程序,为确保计算得到和各元件值的误差最小,在程序中用最小二乘法对计算结果进行了优化处理;推导了各参数在最小二乘意义下的最佳值;对各元件的计算结果分别进行了高精度的搜索比较,以使计算结果有最小偏差,计算实例证明了编制的程序可达到较快的运算速度和较高的计算精度。     

双阻带小型化频率选择表面的设计

设计了一种通过加载电容和增加电长度的方法实现小型化的双阻带频率选择表面。这种频率选择表面单元具有双周期结构,从而实现了双阻带特性。在十字单元结构之间加载集中电容,可以大大降低单元结构的串联谐振频率,实现S及C波段的带阻特性;金属短线的扭曲结构则通过增加电长度提高等效电感,得到Ku波段的带阻特性。仿真结果表明：对不同角度入射波该结构保持了十分稳定的传输特性,同时由于良好的对称性,该结构对平面波的2种模式——TE及TM模式传输特性基本相同，验证了通过加载电容和增加电长度实现小型化的方法,对FSS的设计具有很好的参考价值。     

采用权值配比优化的超级电容等效电路模型参数辨识

为提高超级电容模型的精度,提出了一种基于权值配比优化的超级电容等效电路模型参数辨识方法。在新威尔测试平台上对超级电容进行多种工步条件测试。基于超级电容三分支等效电路模型,分别采用递推最小二乘法和双线性变换方法辨识模型中各分支的相关参数。结合不同工步条件下2种参数辨识方法的优缺点,引入权值配比优化方法对超级电容等效电路模型的各分支参数进行修正。搭建超级电容等效电路模型,将模型计算结果与实验测试结果进行比较,验证了权值配比优化方法的有效性。与递推最小二乘法和双线性变换方法相比,采用权值配比优化方法可以更加准确地反映超级电容的特性,模型的精度分别提高了1.45%和1.78%。     

微石英音叉电学参数的有限元分析

以U形石英音叉为例，用耦合电压自由度的方式模拟电极，提出了石英音叉的静态集总电容模型，用有限元分析中的静态分析方法计算了静态电容参数．通过对电极作短路和开路处理，分别用模态分析和谐波响应分析方法计算了石英音叉的本征频率，两种分析计算结果相同．根据本征频率计算了石英音叉的动态等效电路参数，计算值在实测值的离散范围内．最后综合运用模态分析、谐波响应分析方法计算了石英音叉传感器的电压和电荷灵敏度；可为设计传感器放大电路提供必要的参考。     

感性可调MEMS电容性膜开关的微波等效模型分析

通过对感性可调MEMS电容性膜开关等效电路模型的电磁特性分析,建立了开关的“关”态谐振频率选择模型和“开”态阻抗匹配模型.从微波等效电路的角度提出高性能感性可调MEMS电容性膜开关的设计方法,同时给出了基于这两种模型设计X波段MEMS开关的“关”态隔离度与“开”态反射损耗的电路仿真结果,与高频电磁场全波仿真结果吻合较好,具有较高的实际应用价值.     

基于超材料技术的吸波型频选结构设计

提出了一种复合型吸波频率选择表面（absorptive frequency selective surface, AFSS）结构,由超材料吸波体（metamaterial absorber, MA）和频率选择表面（frequency selective surface, FSS）组成.复合型MA由加载电阻的平面型方环结构和立体型双面开口C型环结构组成,吸波频段为4.79～30.57 GHz,具有极化不敏感特性,在斜入射45°内保持稳定吸波. FSS采用了圆环缝隙旋绕结构,通过6次旋绕枝节实现了1.96～2.16 GHz频段内小于1 dB的插入损耗,形成低频通带.二者组合形成的复合型AFSS,能在1.28～1.38 GHz频段内良好透波,4.88～30.58 GHz频段内宽带吸波,实现了吸透波一体的性能.     

新型变形开口方环频率选择表面圆极化器的分析与仿真

基于开口方形环频率选择表面(FSS),设计一款新型圆极化器,将线极化波转换为圆极化波.在圆极化器中加入串联双H型耦合枝节,利用有限元仿真软件Ansoft HFSS对圆极化器参数进行仿真和优化.结果表明:3 dB轴比的圆极化器带宽达到25.6%,其中,870~1 080 MHz频带内轴比都小于2 dB,S_2,1都维持在-1.7 dB以上,圆极化器对馈源天线几乎不存在影响;相比于传统圆极化器,设计的圆极化器具有工作频带宽、结构层数少、模型简单及性能稳定等优点.     

GaAs MMIC开关MESFET电路建模技术研究

基于Agilent公司的IC—CAP软件及GaAs圆片工艺加工线,研究了砷化镓微波毫米波单片集成电路（GaAsM—MMIC）开关MESFET电路建模技术及其应用。讨论了MMIC设计中电路建模技术的重要性,提出了高精度GaAs MMIC开关MESF田简化电路模型及不同栅宽模型参数的比例缩放方案,扩展了电路模型的应用频率范围,解决了电路模型参数提取中的关键问题,如：开关MESFET模型的版图设计、微波探针校准图形的设计、电路模型参数的提取、统计和确认。采用该技术提取的电路模型参数,成功研制出GaAs MMIC控制电路系列产品,验证了该方法的有效性。     

X波段GaAsFET压控振荡器的计算机辅助设计

本文叙述了微波晶体管振荡器的计算机辅助设计方法。该方法利用微波晶体管的负阻特性,考虑了在点频及宽带时几种反馈电路形式,并以电抗补偿形式的变容管调谐为重点,给出了集中参数调谐的振荡器调谐回路设计,并由此制作了x波段的CaAsFET变容管压控振荡器,其实测性能与设计要求接近。     

FSS在吸波材料中应用的实验研究

对频率选择表面(FSS)在复合吸波材料设计中的应用进行了研究．把具有不同几何图案的FSS置于多层复合吸波材料中的不同位置,得到多个不同的样品,并在以HP8722ES矢量网络分析仪为核心的弓形法测试系统中进行微波吸收性能测量．测试结果表明：FSS的存在显著影响复合吸波材料的吸收性能;FSS的图案、几何尺寸以及在复合结构中的位置都对样品的反射率特性产生影响．优化FSS在复合吸波材料中的使用可获得频带较宽、吸波性能较强的复合吸波材料。     

体导电能量传递二端口网络集总参数的计算

皮肤电极单元是利用体导电向体内植入器件传递能量的通道,其等效电路阻抗参数则是从电路角度分析体导电能量传递系统的基本参数。针对目前尚无确定这些参数的理论计算方法,提出了基于场路耦合的变载法。通过建立皮肤电极单元的场路耦合模型计算电极端口处电压与电流,并运用全相位FFT谱分析提取电量信号的幅值和相位,在此基础之上,应用变载法求出了各种条件下皮肤电极单元等效电路的阻抗参数,并验证了该方法的正确性。计算出的等效电路阻抗参数可用于体导电能量传递的电路分析和系统的优化设计。     

A 5.4mW and 6.1％ efficiency fixed-tuned 214GHz frequency doubler with Schottky barrier diodes

A Y-band frequency doubler is analyzed and designed with GaAs planar Schottky diode,which is flip-chip solded into a 50|xm thick quartz substrate.Diode embedding impedance is found by fullwave analysis with lumped port to model the nonlinear junction for impedance matching without the need of diode equivalent circuit model.All the matching circuit is designed "on-chip" and the multiplier is self-biasing.To the doubler,a conversion efficiency of 6.1%and output power of 5.4mW are measured at 214 GHz with input power of 88 mW,and the typical measured efficiency is 4.5%in200~225GHz.     

基于PSpice的函数发生器的设计与仿真分析

函数发生器的作用是产生不同幅度和频率的波形.为了设计能产生正弦波、方波、三角波的函数发生器电路,采用理论分析与软件仿真结合的设计方法,在OrCAD/PSpice环境中建立仿真模型,对各功能电路进行仿真分析实验.实验中得到三种波形并对起振时间和振荡频率等参数进行测量,并与理论值做出比较.结果表明,利用PSpice对电子电路特性进行仿真分析,易于实现,为电路设计提供可靠的理论依据.     

缓冲区有限流量整形器性能参数的最小加代数表示

针对目前在流量整形器建模中将整形器视为无限缓存设备的缺陷,基于网络演算,使用最小加代数建立了有限缓冲区的流量整形器(FSS)模型,获得了FSS的分组时延和分组丢失与预留缓存空间的关系,给出了FSS性能参数的最小加代数表示.研究结果表明:当贪心整形器的服务曲线大于业务流的到达曲线时,整形器的引入不会额外增加业务流丢失的分组数,而整形器的缓冲特性能够减少网络中业务流丢失的分组数;在给定目标服务质量参数的前提下,相关结论可用于确定资源预留的上界,以改进网络的规划与设计.     

基于干扰观测器的含风电互联电网频率稳定控制

为解决含风电互联电网中风功率预测与实际风功率之间存在的风功率偏差,以及负荷突增所造成的电网负荷频率波动的问题,研究并比较了现有解决方案,提出了一种干扰观测器与反馈控制器复合控制算法.该算法将风功率偏差以及负荷突增等视为集总干扰,设计干扰观测器估计集总干扰,并通过反馈控制器的设计抵消集总干扰的影响,并基于分离原理与线性矩阵不等式求取了观测器以及控制器设计参数,提出了算法定理并验证了稳定性.将所提算法与常用的比例积分微分(proportion intergration differentiation,PID)控制算法进行仿真比较,负荷控制算法对风功率偏差与负荷突增构成的集总干扰有着较强的抑制作用,且收敛速度更快,表现出较强的控制性能与鲁棒性.最后通过半物理实验进一步验证了所提算法的有效性与实用性.