源重构近远场变换的探头补偿算法

源重构近远场变换方法在天线测量、天线诊断以及成像等方面的应用越来越多.该方法将待测天线的近场分布等效为包围待测天线的一个平面上的磁流作用,从而进行近远场变换,但现有源重构方法由于没有合适的探头补偿算法而精度较低.对此,首先根据互易定理给出等效磁流和探头接收信号之间的积分方程;然后用矩量法将其转化为矩阵方程,并求解出磁流分布;最后得到待测天线的方向图.波导探头测量喇叭天线的例子表明：所提方法得到的方向图的均方根误差仅为现有无补偿方法方向图均方根误差的1/3,该探头补偿算法准确有效.     

基于铁氧体反射器的磁谐振无线能量传输效率的优化

为了改善磁耦合无线能量传输系统的传输效率随距离增加而快速衰减问题,提出一种基于铁氧体结构的优化设计方案.将四谐振体无线能量传输系统等效为二端口网络,分析推导了系统传输效率的表达式.仿真并设计制作了收发线圈直径为30cm的磁耦合无线能量传输系统,实测在30cm传输距离内传输效率达90%以上,在60cm处传输效率约40%,测试结果与仿真结果相吻合.在此基础上,保持原始系统的结构参数不变,引入基于铁氧体结构的磁反射面.研究了两种不同面积大小的磁反射面对系统传输效率的影响,发现不同面积的磁反射面对系统的传输效率有积极和消极两种影响.通过对铁氧体结构的优化设计,实现在30cm到90cm的传输距离内,相比原始系统传输效率最大有15%的提升.     

基于接收侧变结构补偿的恒流恒压无线充电系统

随着无线电能传输技术快速发展,磁耦合式无线充电技术被广泛应用在锂电池充电领域.为进一步提升无线充电系统的安全性与充电效率,在串联-串联(series-series, S-S)型补偿网络的基础上设计一种基于接收侧π/T型变结构补偿网络的恒流恒压无线充电系统.利用等效电路分别建立恒流和恒压充电的模型,通过附加的电容电感和开关改变接收侧拓扑结构,实现无线充电系统输出稳定的电流电压.该结构无需原边和副边复杂的控制和通信,几乎没有无功功率输出.通过DSP控制器作为恒流恒压输出的切换控制器.最后通过仿真和实验验证了基于接收侧π/T型变结构补偿网络恒流恒压输出特性和参数设计的准确性.     

天线平面近场测量算法研究

文章研究了天线平面近场测量计算算法。利用单元辐射场叠加的思想,使用电场探头在待测天线近场采集电场矢量,通过与天线口径面上的磁流辐射建立关系,从而根据等效磁流来计算出天线远场方向图。使用矩量法(method of moments,MOM)把积分等式转换为矩阵等式,大大加快了计算速度,减少了计算时间;使用共轭梯度算法(conjugate gradient algorithm,CGA)求解了矩阵方程。根据该算法计算得到的远场方向图与直接仿真得到的远场方向图吻合度极高,验证了算法的正确性和工程实用性。     

不同树种对林间无线传感网信号传播特性的影响

为保证在智慧林业中无线传感器网络信号采集与传输的准确性,探究不同树种对林间无线传感网信号传播特性的影响。本文基于无线信号衰减模型,在五种林区环境中,分别研究了433MHz和2.4GHz频段无线信号的衰减规律,利用对数距离衰减模型对信号接收强度值进行拟合。结果表明：五种环境下信号衰减指数介于2.297～2.853之间,拟合优度在0.907～0.967之间,信号接收强度值与距离之间的关系均符合对数距离衰减模型;通过对不同树种林间两种频段信号的传输衰减特点分析可知,林间无线传感器信号传输的主要影响因素为林分郁闭度,以及低矮灌木等林间障碍物密度,树种不是决定性因素。本文还为实现林区环境中无线传感器网络高效、合理规划和部署提供了重要的参考价值。     

基于定子磁链幅值误差补偿控制的变频器直流预励磁软起动MATLAB仿真研究

本文针对变频器起动时的过流问题,提出了一种基于磁链幅值恒定控制的软起动方案。该方案采用定子电压矢量定向,将电机电流指令在dq坐标下以有功分量和无功分量的形式给出,经过坐标变换为三相电流指令,与检测反馈的实际三相电流比较,经过滞环产生PWM脉冲,即滞环电流控制。电流无功分量主要影响电机磁链,有功分量主要影响电磁转矩,起动前,定子频率为零,通过无功电流指令输出直流电流进行预励磁,使电机建立磁场,起动时电流有功分量开始从零增长,电机磁链从直流预励磁时磁链位置开始旋转,保证了电机磁链的连续性和幅值恒定,避免了起动过电流。在起动及动态过程中无功电流指令不变,将定子磁链幅值误差作为补偿分量加到有功电流指令上,实现无功电流与有功电流解耦,磁链幅值保持恒定,起动过程中无过流,并且保证了需要的电磁转矩。应用MATLAB对提出的控制方案进行了仿真分析,验证了理论分析的正确性和软起动控制的有效性,起动过程平稳且电机无过流。     

一种矩形环状频率可重构天线设计

提出了一种新的小型化三频段频率可重构单极子微带天线.该微带天线主要由一个带两个圆的矩形环、一个横矩形带、两个椭圆环以及缺陷地组成,尺寸为36.0×24.0×0.8 mm³.通过控制两个加载开关的通断改变天线的局部结构和表面电流分布,从而获得不同的工作频段.天线可在2.30-2.63 GHz, 3.34-3.95 GHz和4.10-6.12 GHz三个频段内实现可重构,覆盖蓝牙、紫蜂、射频识别、无线局域网和全球微波无线互联网的通信频段.实测表明:该天线在工作频段具有很好的辐射特性和增益.     

新的基于内置式永磁同步电机的弱磁控制策略

将内置式永磁同步电机弱磁运行原理与电压空间矢量脉宽调制相结合,提出了一种新的弱磁控制策略.通过用电流调节器输出的参考电压与电压空间矢量脉宽调制后输出的极限电压两者之间的电压差值来改变定子电流相位角,从而重新分配d,q轴给定定子电流分量的大小,最终实现弱磁升速.该控制方法实现了电机高倍弱磁扩速运行,且弱磁电流过渡平滑、响应速度快.与传统弱磁控制方法相比,在弱磁区域能更有效地利用直流母线电压,从而在同样电压和电流限制条件下,电机能产生更高的电磁转矩,适应性更好.仿真和实验结果表明了本文所提弱磁控制策略的有效性和可行性.     

异步电动机六边形磁链直接转矩控制系统研究

六边形定子磁链直接转矩控制利用逆变器产生的运动电压矢量和零电压矢量的实时交替作用,实现电磁转矩的两点式控制,迫使实际转矩跟踪给定值。文章建立了异步电机、逆变器、转速调节器、磁链滞环比较器、转矩滞环比较器等的仿真模型,构成六边形磁链直接转矩控制系统。对加减负载情况下六边形磁链系统的磁链轨迹、电流、电磁转矩、转速等反映电机运行性能的指标进行了仿真分析,仿真结果验证了系统模型的正确性和可行性。     

利用信号与系统概念分析线天线的互阻抗

基于信号与系统理论 ,并利用数字信号处理技术 ,提出了一种分析线天线互阻抗的新方法 .在这种方法中 ,借用信号与系统的概念 ,将天线阵中天线单元的电流视为激励信号 ,将天线阵的空间结构视为系统函数 (或传递函数 ) ,而将单元天线间的互阻抗 (或其它电磁特性 )视为整个系统的响应 .通过这种等效 ,可将天线阵中天线单元间相互耦合看作信号与系统中的系统响应 ,进而可利用数字信号处理方法进行分析 .最后给出了利用该方法计算对称振子天线互阻抗的实例 ,计算结果证明了该方法的有效性 .     

基于中继能量收集的协作通信中的吞吐量分析

研究了无线协作通信系统中基于中继能量收集的吞吐量最大化问题。首先对源端单天线工作模型的吞吐量进行了分析,由于无初始能量,中继需要对源端发射的射频信号进行能量收集,当收集的能量达到阈值后,中继将源端发射的信号放大转发至目的端。然后提出源端双天线工作模型,中继同时从两根天线发射的信号中收集能量,当中继收集的能量达到阈值后也同样把信息转发给目的端,在一个时隙内,两个信道中只要有一个信道完成信息转发即拥有吞吐量。仿真分析验证了表达式的正确性,仿真结果还表明提出的源端双天线通信模型的性能优于单天线模型。     

旋转永磁体机械天线的辐射效率与近区磁场

为了研究旋转永磁体机械天线用于低频发信的可行性,基于磁偶极矩建立了旋转永磁体与正交电流环的场等效关系,给出了自由空间条件下旋转永磁体机械天线场分布的解析函数．在此基础上推导了旋转永磁体机械天线的辐射效率,与传统电流激励的电流环辐射效率进行对比,在100 Hz以下,旋转永磁体辐射效率高于正交电流环5个数量级以上．研究了剩磁为1.4 T的旋转永磁体在海空跨域介质的近区磁场,在空气-海水半无限大均匀介质模型中,受海空分界面产生的侧面波影响,旋转永磁体在海水中的衰减速度远低于无限大海水的情况,这种侧面波效应可拓展旋转永磁体机械天线的水下通信距离．     

一种复杂环境下的磁耦合无线传输系统设计

针对无线数据传输系统中信号在复杂环境下(主要是非磁导性障碍物)传输距离短、传输效率低等问题,提出了一种线圈互感磁耦合共振模型,在此模型的基础上设计了一种基于磁耦合的无线传输系统。通过分析传输距离和传输效率与线圈参数之间的关系,并经过实验仿真和实验电路验证,该种方法可以保证信号具有较好的传输效率,确保了信号在传输中的正确性及有效性,是今后磁耦合无线传输设计中一种值得深入研究的方法。     

基于基片集成脊波导的缝隙阵列天线的仿真与实验研究

为了降低缝隙天线阵列的重量和体积,提出了基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线。专门设计了一种渐变微带线与介质集成脊波导的过渡结构,使得天线可以使用SMA接头进行馈电。在CST Microwave Studio软件中建立了工作于C波段的介质集成脊波导4缝天线阵列模型并进行了仿真分析,并使用仿真数据建立了天线的等效磁流阵列模型,很好地解释了天线的辐射特性。仿真与实验结果表明,4缝天线具有10.8%的阻抗带宽(4.4~4.9 GHz),带内增益为8.5 d Bi。天线为印刷型结构,具有剖面低、重量轻、易于集成、带宽较宽及增益较高的特点,可以广泛应用在相应频段的通信设备中。     

半桥型电路小信号模型及双闭环控制系统设计

分析了半桥型电路在电感电流连续模式下的工作原理和工作过程,得到一个开关周期内的两个等效开关状态,并且应用状态空间平均法确定了电路的静态工作点,建立了半桥型电路的稳态和动态低频小信号模型。根据该模型,又建立了求取控制对象传递函数的等效小信号模型。为一实际的半桥型电路设计了电流控制环和电压控制环,且给出了该实际半桥型电路双闭环控制系统的Simulink仿真模型以及仿真结果,验证了小信号模型的正确性,可以用此模型进行半桥型电路控制系统的设计。     

基于电流模电路的CMOS模拟乘法器设计

以基本电流模电路为基础,分别对两种常用工艺,即双极性和CMOS工艺的电流平方电路进行了分析。它们分别由跨导线性环和电流镜基本电路构成。主要对CMOS器件构成的电流平方电路进行了设计与分析。最后设计了一种以MOS电流平方电路为主要模块的乘法器电路,实现了电流信号的相乘运算,并通过仿真验证了结果的正确性。     

整流天线组阵等效模型分析与实验

将整流天线单元等效为一个直流源和负载的串联,以此提出了整流天线串/并联组阵等效模型,得到了整流天线的组阵形式及最佳负载与阵元个数之间的关系.利用所设计的低功率密度应用整流天线单元,通过ADS软件仿真了二元并联阵,并通过实验测试了二元串联阵与二元并联阵.结果显示,并联阵的仿真与实验结果及串联阵的实验结果均与组阵模型基本吻合,从而验证了整流天线组阵模型的有效性.提出了多元组阵的可行性方案,为大规模阵列设计提供指导.     

电流场透地通信电场的数学建模与分析

电流场透地通信系统通过收发两端插入地下的电极,以电场电流的形式承载信息数据,完成信号的发送和接收,能够实现超过300米的传输范围,并且具有传输衰减小、天线尺寸小、灵活性好等优势。为了有效提高电流场透地通信系统的性能,了解地下电场的分布是具有十分重要意义的。本文构建了地下电场的三维模型,给出了三个电场分量的完整显式解,并基于模型与表达式,仿真分析了收发天线的偏移量、相对方位、长度以及工作频率对电场分布的影响。结果表明,通过合理地选择这些参数能够有效提高接收电极的接收电压,从而改进地面与地下的通信效果。     

油田多功能ZigBee信号转换器设计与应用

为解决现场调试和监测过程中的通信不兼容和通信困难及实现井场无线设备与人机端无线遥控联接,设计了一种ZigBee信号转换器,该转换器通过无线天线接收井场的ZigBee信号,采用SP3232EA芯片进行电路电平的转换,将ZigBee信号转换成RS232信号,最后通过型号为XBeePRO ZB的无线射频模块和USR-WiFi232-B的WiFi转串口模块完成多种信号之间的转换和通信。使PC、平板电脑等能够通过无线和有线两种通信方式对井场设备进行信息采集,并将控制命令转换成ZigBee信号反馈给井场设备。     

基于AMESim的电动液压助力转向系统的仿真研究

根据电机转速对转向性能的影响,确定电机转速与方向盘转速和车速的对应关系。利用仿真软件AMESim建立电动液压助力转向系统的仿真模型,包括方向盘输入模型、液压机械模型、轮胎模型和电机控制模型。其中设置方向盘输入为力输入和角输入两种输入端口,采用等效节流阀模拟转阀,轮胎与地面的转向阻力使用齿条两端加载等效滑动摩擦力来模拟,电机控制使用转速环、电流环双闭环PID控制方法。通过三种典型工况的仿真,量化分析控制方法对车辆转向性能的影响,包括转向轻便性、路感、助力响应速度以及稳定性,仿真结果验证了控制方法的有效性,并为控制方法的优化提供了依据。