方腔涡流运动对压力脉动噪声影响的数值分析

为了研究水下方腔内的湍流流动情况,采用k-ε模型和大涡模拟(LES)方法分析了腔内流场的涡旋分布及其发展规律、关键位置的压力脉动特征,运用MATLAB平台对时域下的压力脉动信息进行快速傅里叶变换,得到频域脉动压力级结果,进而讨论了腔内关键压力点的脉动特征.结果表明:压力脉动的峰、谷特征与涡流运动状态具有良好的对应性;方腔不同位置点的压力脉动频率和压力级特征不同,与相应的涡流运动状态密切相关;通过与相同方腔模型脉动声压实验数据的对比表明,在40 Hz以上频率,方腔涡流压力脉动级与实验具有很好的符合度,验证了数值模拟和傅里叶分析方法的可行性和准确性.     

水流引起突出流线型柱腔共振的实验研究

在我国梅山水库试验水洞中,进行了流线型柱形腔的流激振荡实验研究.记录了不同流速情况下,腔中和腔土方的水听器输出噪声信号,同时记录了水洞试验段不同部位和腔壁上的加速度计输出振动信号.经过分析,发现突出试验段壁上的流线型腔与突出的矩形腔在气流中被激振荡相似,存在着其频率与流速无关的腔中液体声共振谱峰;同时,还发现其频率值与流速值成正比变化的流体动力共振谱峰.文章给出长140mm、宽28mm的流线型柱腔在腔深60mm和40mm两种情况下,其水流速度3～15m/s时,均方压力谱密度特征;给出前三阶液腔共振谱峰和前四阶流体动力共振谱峰的频率和谱级随流速变化的关系.     

基于扫频光电振荡的大时宽带宽积LCMW产生方法

基于相位-强度调制(PM-IM)转换原理,提出了一种利用扫频光电振荡器(OEO)产生大时宽带宽积线性调频微波波形(LCMW)方法.该方法在扫频光电振荡环路中利用近零色散单模光纤作为储能介质,既能够消除色散对高频振荡的影响,又可以构建长延时光电振荡环路,增大信号的时宽;同时利用大反射带宽的光纤布拉格光栅-法布里珀罗(FBG-FP)腔作为光滤波器,增大信号的带宽.实验结果表明,利用该方法产生了带宽为8GHz、时宽为21.732μs、时宽带宽积为173856的LCMW.     

线形腔光纤激光器的光反馈效应研究

提出了一种基于线形腔光纤激光器结构的光学反馈系统,时系统输出功率变化表达式进行了推导,建立模型分析了光反馈对系统的影响,得出其与激光自混合干涉具有相同的相位灵敏度.实验中首先时系统进行了信号观测,同时改变实验条件,对不同参数的影响进行了讨论,实验结果与模拟分析相一致.结果表明:线形腔光纤激光器光反馈系统的输出条纹变化对应着待测物半个波长的位移;条纹不同的倾斜方向可实现对移动方向的辨别;通过适当调节反馈腔腔长与目标靶反射率可优化系统反馈信号的灵敏度.根据以上特性,该系统可应用于光学测量领城,例如位移、距离、速度测量等.     

光纤布喇格光栅色散测量的低相干干涉方法

用低相干干涉方法测量光纤布喇格光栅色散.通过对采集的干涉图数据进行离散傅里叶变换处理,提取相位,最终得到作为波长函数的群时延.获得实验结果只需几分钟时间,重复性优于5 ps.结果表明采用低相干干涉方法测量光纤布喇格光栅色散是可行的.     

绝对编码光栅的相位细分

针对位移精密测量中提高绝对编码光栅的分辨率,提出一种绝对编码的相位细分方法。由自然码或格雷码的多码道光栅组成编码光栅,其基元码道是高频率的罗奇光栅,解码采用傅里叶变换相位计算方法,通过傅里叶变换、空间频域滤波和逆傅里叶变换得到基元码道的相位分布,利用格雷码的级次信息得到展开的相位分布。利用相位分布的线性性质进行线性拟合,实现高分辨率的相位细分。分析了实验原理并进行了提高分辨率的相位细分实验研究,实验结果表明,采用相位细分的方法,经过标定后可大大提高绝对编码光栅的分辨率和测量精度。     

被动锁模光纤激光器系统自相似脉冲啁啾提取

基于被动锁模掺镱和掺铒光纤激光器系统输出的自相似光脉冲的啁啾提取方法,利用短时傅里叶变换和Wigner-Ville分布2种时频分析方法对于被动锁模光纤激光器系统产生的自相似脉冲进行啁啾提取,并通过数值仿真进行验证. 最后,对2种方法的优劣进行统计学特性分析,所取得的结果对于判断产生的脉冲是否是自相似脉冲提供了理论与实验依据.     

垂直腔面发射激光器的特性分析

主要用数值方法分析了垂直腔面发射半导体激光器的基本特性.利用贝塞尔函数和傅里叶展开,把描述半导体激光器光子数与载流子浓度变化与空间位置有关的速率方程转化为与空间位置无关的方程,进而利用龙库塔法求解方程,确定激光器在不同电流注入下的光输出特性以及温度,电极尺寸对输出特性的影响.     

有机发光器件中非对称金属微腔的光学特

为了提高有机金属微腔器件的光外耦合率,利用传输矩阵理论及微腔理论建立了光外耦合率的优化模型.通过在金属微腔的阴极加入介质层形成复合阴极,比较复合阴极对反射率、透射率和反射相位的影响,并分析了微腔效应对复合阴极和单金属阴极器件的影响，得到了最优化的光外耦合率.结果表明,考虑微腔效应并且忽略界面复合、吸收的情况下，当金属层厚度在5 nm、介质层厚度在50 nm的附近时，中心波长550 nm光达到最高的光外耦合率.介质层的加入在理想情况下可将光外耦合率相对单金属阴极提高12倍.     

奥比管的简化理论

本文给出了关于奥比管的简化单粒子理论,得到了奥比管中电子与腔场发生谐振互作用时的高频腔场的线性增长率公式.研究发现,该增长率与电子的径向振荡运动量的傅里叶展开式中的相应的谐振项的系数成正比,而与展开式中的其它非谐振项无关.另外发现,在腔中的电子总数不变的情况下,当电子数沿轴向呈周期性分布时,该增长率的取值较大.本文的理论解释了利用物理模型难以直接解释的一类实验现象.     

基于双模环形谐振器的双频带滤波器设计

为实现无线通信领域对滤波器的小型化要求,基于微带平面结构易于集成的特点,设计了一款应用于无线局域网(WLAN)的双频带微波滤波器,其中心频率为2.4/5.2 GHz.首先,利用矩形环形微带谐振器自身存在的两个模态相互耦合形成通带,以缩小滤波器体积,并且在通带两边各形成一个零点,以提高滤波器的选择性.然后,对矩形环形谐振器进行压缩,以进一步缩小滤波器体积.最后,采用IE3D仿真软件对所设计滤波器的性能进行仿真测试.实验结果显示:在2.4/5.2 GHz时,滤波器通带内的插入损耗分别为-3.0 dB和-2.5 dB,回波损耗均小于-15 dB,且整个电路尺寸为18 mm ×18 mm.这表明,该方案设计的滤波器达到了性能指标,且实现了小型化.     

基于非对称SIR的小型化双频带带通滤波器设计

为了实现移动基站的小型化双频带带通滤波,基于非对称阶梯阻抗谐振器(SIR),提出了两个通带中心频率和带宽均可调节的小型化双频带带通滤波器的设计方法,设计并制作了用于移动基站的0.9 GHz和1.8 GHz的双频段滤波器,测试结果与设计原理符合. 该滤波器由2个加入了内部准集总短截线的开放式SIR组合而成,并由它们谐振产生2个不同的通带,其中第1个通带中心频率只取决于外部SIR的参数尺寸,而第2通带中心频率则要同时取决于外部SIR和准集总短截线的参数尺寸. 最后设计制作了一个工作在移动基站0.9 GHz和1.8 GHz的双频带带通滤波器,其滤波器尺寸为24.76 mm×13.5 mm,并对其性能进行了测试. 实验结果表明,仿真S参数和测量结果符合良好,从而验证了这种设计方法的有效性.     

全极点等电感带通滤波器的新算法

本文给出一组全极点等电感带通滤波器设计公式,从归一化的低通原型直接获得等电感的归一化带通滤波器。与耦合谐振器窄带滤波器的近似设计方法不同,这是严格的变换。同时也给出实际电感偏离等电感的设计值时,修正电容及负载的计算公式。     

级联微环谐振腔游标滤波器特性研究

提出了一种复合结构的级联微环谐振腔光学游标滤波器．用信号流程图法分析了游标滤波器的工作原理,利用梅森公式给出了输出功率表达式,随后探讨了器件输出谱的谐振条件、对比度和精细度．数值模拟结果表明：级联微环谐振腔光学游标滤波器相对于单个微环谐振腔而言,自由谱宽范围、对比度和精细度均得到了显著提高,并为该器件更好地应用到波分复用系统中的光滤波器、色散补偿器、光开关等器件中提供了理论依据．     

一种新型宽带环形滤波器设计

本文设计了一种基于带有两个半波长短路调谐枝节的双模环形谐振器的新型宽带滤波器。该滤波器能够在通带两侧各产生一个传输零点,使得滤波器的插入损耗在通带外的衰减非常迅速,从而提高了滤波器的频率选择特性。利用＂奇、偶模理论＂对双模环形谐振器进行了分析,并给出了传输零点的计算公式。结合传输零点公式和仿真软件设计出了一个中心频率为4.25GHz、3dB相对带宽为45%的宽带环形滤波器。仿真结果表明,该滤波器具有低插入损耗和良好的频率选择性等优点。     

一种新型的微带三通带滤波器设计

针对微带三通带滤波器设计中的通带独立性不足、调节不便等问题,提出一种基于枝节加载谐振器(SLR)和缺陷阶梯阻抗谐振器(DSIR)的三通带滤波器设计方法．该方法利用SLR和DSIR分别实现独立的双通带和单通带滤波器设计,并采用可调T型馈线实现通带的输入输出耦合．该方法具有通带独立、设计简单和结构紧凑等特点．设计并加工出可同时工作于2.45／3.5／5.25GHz的微带三通带滤波器,测试与仿真结果吻合良好．     

新颖高温超导紧凑型双CT结构带通滤波器

设计了一种新颖的平面单螺旋菱形谐振器,采用平面单螺旋菱形谐振器设计滤波器时易于构成无交叉耦合线的紧凑型CT单元。利用CT单元在通带边缘产生传输零点,提高滤波器的边带抑制性能,实现滤波器整体结构的小型化设计,整个电路在视觉上具有立体感的美观效果。结合自拟的带通滤波器耦合矩阵,在面积为13.5 mm×3.8 mm、厚度为0.5 mm、介电常数为24.1的YBCO/LaAlO₃/YBCO双面高温超导薄膜上,设计了通带为2 850~3 000 MHz的六阶新颖高温超导紧凑型双CT结构带通滤波器,该结构的带通滤波器可以实现两个传输零点、边带抑制度大于45 dB/MHz;同时二倍频通带在6 GHz处,实现了宽阻带。实物测试结果与理论设计能很好地吻合。     

新型声学超材料梁带隙特性分析

为了突破局域共振带隙带宽窄的瓶颈,并获得宽频低频带隙,本文将基于磁流变弹性体的局域共振单元应用于新型超材料梁的设计.本文采用谱元法对所设计的超材料梁进行建模计算,基于离散傅里叶变换理论和变分法构建了谱梁单元,基于力-位移关系法构建了磁流变弹性体局域共振谱单元.利用有限元法计算结果的收敛趋势检验了本文结果的正确性.通过频响曲线讨论分析了外加磁场强度、局域共振单元附加质量和单胞梁段的材料组成等因素对所设计超材料梁带隙特性的影响.研究发现,采用基于磁流变弹性体的局域共振单元设计超材料梁,可以使局域共振带隙宽度达到与Bragg带隙相当的水平,有效拓展局域共振带隙的宽度,提高该超材料梁的减隔振能力;增大磁流变弹性体局域共振单元附加质量,将减小超材料梁Bragg带隙的下界频率并拓展其带隙宽度;增加磁流变弹性体超材料梁单胞数是提高其Bragg带隙和局域共振带隙衰减能力的有效手段;单胞梁段材料构成差异越大,低频带隙越多,总带宽越大,衰减能力越强.     

镜像法高温超导薄膜表面电阻测试装置的改进

介绍了一种新的镜像法高温超导薄膜微波表面电阻测试装置,采用小孔对谐振腔内的电磁能量进行耦合,并通过一段6 mm×3 mm×8 mm的填充氧化铍陶瓷介质的波导对电磁能量进行传输,通过在陶瓷块剖面焙银的方法实现磁耦合。与以往的镜像法测试装置相比,该装置易于仿真和制作。使用该装置对两片高温超导薄膜的微波表面电阻进行了测试,并对其中一片高温超导薄膜进行了6次微波表面电阻重复性测量,其表面电阻值RS (10 GHz, 77 K)的平均值为0.38 mΩ,标准偏差为0.009 mΩ,相对偏差(COV)为2.4%。测试结果表明,该装置具有良好的稳定性。     

λ/4耦合传输线最大平坦滤波器QD设计

介绍了一种利用任意谐振元件的精确设计最大平坦型λ／４耦合传输线滤波器的新技术。目前采用的基于集总元件低通原型设计方法所产生的仅仅是近似最大平坦,同时,不能准确预言滤波器的总Ｑ值。本文介绍的ＱＤ法完全克服了这些问题。利用ＱＤ法设计滤波器时,仅需选择谐振元件的节数、类型及所需的总Ｑ值,就可获得每个谐振元件的ＱＤ值,这就为选择最适合的谐振元件带来了巨大的设计灵活性。