装配误差衰减双屏"十"字环FSS传输特性研究

用Galerkin矩量法计算电场积分方程的方法,数值计算、分析了装配误差引起双屏FSS频率响应衰减变化特性.由实际经验建立了双屏FSS(频率选择表面)装配误差物理和结构模型,并提出了具体数值分析计算方法.基于数值分析结果表明,装配误差为单元周期长度10%时,频率响应幅值衰减最大;当装配偏移方向与入射波极化方向一致时,产生相位插入延时并且相位与频率关系曲线发生变形;当装配偏移方向与入射波极化方向正交时,出现较大相位延迟.     

改变Y孔单元排列方式对FSS极化稳定性的影响

以Y孔为基本图形单元,通过改变传统的单元排列方式,设计了一种极化稳定的频率选择表面(FSS)。利用模式匹配法进行了理论分析,得出频率与传输系数曲线。采用镀膜和光刻技术分别制备了Y孔单元传统和改进排列方式的FSS实验样件,在微波暗室中,对不同极化方式的电磁波在30°入射时进行测试,得到的实验曲线与理论仿真曲线基本一致。数值分析和实验结果均表明:当入射波的极化方式改变时,传统排列方式的FSS频率响应特性会发生明显改变,中心频率处的传输损耗增加-1.09 dB;但改进排列方式的FSS仅增大-0.25 dB。改进的FSS结构能在单一频率下产生谐振并具有很好的极化稳定性,为入射波源极化方式未知情况下的应用提供了设计思路。     

A performance evaluation method for EMI sheet of metal mountable HF RFID tag

This paper proposes a performance evaluation method for Electromagnetic Interference (EMI) sheet of metal mountable RF identification (RFID) tag. The method is based on impedance matching principle, featuring several advantages such as non-contact, high sensitivity and simple configuration. A wireless power transfer model was used to analyze the measurement result, which was later on validated by numerical optimization method. In order to further characterize the performance of the metal tag in terms of the reading range, the relationship between the power transmission coefficient and the reading range is explored. By using the method, an EMI sheet prototype with precise resonant frequency was fabricated, demonstrating a greater read range over the commercial one.     

频率选择表面A夹层雷达罩的传输特性

基于互导纳法设计了A夹层频率选择表面(FSS)罩壁结构并制作了平面试件和圆锥形雷达罩试件,验证了复合结构的一体化加工工艺。在微波暗室中对平板试件和FSS锥形罩进行了测试将部分测试结果与计算结果进行了比较。结果表明,A夹层加载的双层FSS带内传输损耗较小,具有一定的平顶特性,且带宽的入射角和极化稳定性较好。60°斜入射时,双层FSS的TE和TM极化的-3 dB带宽之差比相应单层FSS减小1.3 GHz;蜂窝夹芯层厚度较大时(1/4λ左右),A夹层两侧的单层FSS之间耦合较小,因而双层FSS的谐振频率与单层相同。曲面FSS雷达罩的传输特性与天线极化状态和测试方位均有关系,在主极化平面内与平面试件的结果一致,表明局部近场测试时曲率的影响较小,设计时可采取局部平面近似。     

低损耗乐甫波传感器的实验研究

文中采用单相单向叉指换能器(SPUDT)降低乐甫波传感器的双向损耗,并从实验方面研究了SPUDT结构反射中心位置对器件损耗的影响.乐甫波传感器的多层波导结构改变了常规的EWC/ SPUDT(控制栅条宽度的SPUDT)的反射系数和换能系数,不能实现完全的单向传播,从而使传感器损耗变大.文中通过调整反射栅的位置,来改变反射中心和换能中心的间距L,通过实验的方法分析L对损耗的影响,得到了间距L与器件损耗之间的关系.文中实验基片采用ST-90°X石英,铝电极厚度为0.77%λ(λ为SPUDT周期),声波导材料为二氧化硅,厚度为0.012 8λ,L大小范围为(3/8-1/9)λ到(3/8+1/9)λ,实验结果表明:随着反射中心和换能中心间距L的增大,器件中心频率处的损耗从20.2 dB减小到12.5 dB;器件的单向性能得到改善.     

耐高温液态金属频率选择表面流道拓扑优化设计

面向高速飞行器的耐高温和隐身需求,提出了一种基于液态金属的具备耐高温能力的双层频率选择表面（Frequency Selective Surface, FSS）结构。首先通过粒子群优化对双层FSS进行结构优化,保证了双层FSS单元的电性能;其次以液态金属作为导电和导热工质,利用拓扑优化方法对FSS的流道结构进行优化,提高FSS的散热能力;最后针对优化前后的FSS结构进行了数值仿真,并加工样件进行了散热性能实验。仿真和实测的温度数据吻合性较好,表明拓扑优化后的双层FSS结构散热性能有明显改善。     

单层带通FSS的带内传输损耗机理

阐述了平面波在无限平面单层频率选择表面(FSS)中的带内损耗机理,区分失配损耗和介质损耗,基于模分析法研究了诸多因素对损耗特性的影响.介质有耗时,TE波大入射角下损耗最大;阵列分布或单元缝隙影响带宽的同时,介质损耗与带宽总是呈相反的趋势;单侧介质加载的带内传输损耗主要是由介质损耗还是带内反射所致取决于介质厚度,但任何厚度的介质覆盖均比衬底时的带内反射要小;对称加载时则主要为介质损耗,且低于单侧加载.     

一体化曲面共形频率选择表面雷达罩

频率选择表面雷达罩能有效提高飞行武器的隐身性能,而复杂不可展开曲面上频率选择表面的加工存在技术难题。本文利用CST仿真软件,分析了基于Y-型单元结构的二维无限大频率选择表面的电磁传输特性,同时构建三维雷达罩内置相控阵天线模型,分析了不同扫描角度下曲面雷达罩的透射率和瞄准误差,从理论上论证了方案的可行性。在此基础上,提出了一种基于多自由度激光机器人与旋转台联动的一体化曲面厚屏频率选择表面雷达罩加工方案。微波暗室测试结果表明,制备的共形曲面FSS雷达罩带内透射率达到80%左右,带外透射率低于10%,展示了良好的电磁滤波特性。这种工艺能够满足各种大型共形曲面FSS雷达罩的一体化加工需求。     

一种新型单元的频率选择表面

本文通过对传统的十字单元进行改进,设计了一种新型单元的频率选择表面（FSS）。利用模式匹配法,对传统十字单元FSS和这种新型单元FSS从理论上进行了对比分析,对TE波入射时角度变化和大角度入射时极化方式变化对中心频率的影响两个方面进行了研究,并采用镀膜和光刻技术制备了新型单元FSS的实验样件,在微波暗室中进行测试,得到的实验曲线与理论仿真曲线基本一致。结果表明：传统十字单元FSS不能实现中心频率的角度稳定性,TE波0°到45°时中心频率漂移300MHz,并且45°入射时中心频率的极化稳定性很差,漂移量为800MHz,而新型单元FSS具有中心频率的角度稳定性,TE波０°到45°入射中心频率漂移量仅为100MHz,同时对于大的入射角度,具有中心频率的极化稳定性。     

层合薄膜电容式微加工超声换能器(CMUTs)谐振频率分析

电容式微加工超声换能器（Capacitive micromachined ultrasonic transducers,CMUTs）在3D超声成像、水下超声等领域具有重要应用价值。谐振频率决定着超声成像的分辨率,是CMUTs结构设计的重要参数之一。针对具有多层圆形薄膜的CMUTs结构,提出其薄膜结构和材料参数以及有效电极距离的等效方法,建立在直流偏置电压和交流电压共同作用下多层圆形薄膜的振动方程,并分别采用伽辽金法和能量等效法进行求解,获得多层薄膜CMUTs在偏置电压作用下的两类谐振频率解析式。基于有限元模型,利用数值解来验证谐振频率解析式的正确性,并开展参数化研究。结果显示,基于能量等效法的谐振频率解析式比基于伽辽金法的谐振频率解析式具有更高分析精度,适用于薄膜直径/厚度比在20~100范围内、空腔高度/薄膜厚度比不大于1的多层薄膜CMUTs的谐振频率分析;在从0 V到接近于塌陷电压的几乎整个偏置电压变化内,解析解与有限元仿真结果的相对误差小于5%。此外,利用所加工的具有三层薄膜的CMUTs芯片对谐振频率解析式进行试验验证,结果显示在不同偏置电压下谐振频率的试验测试值与理论分析值基本一致。因此,所提谐振频率的理论分析方法可广泛应用于多层薄膜CMUTs结构的设计与优化。     

低频带通与带阻自由切换的频率选择表面

为了在不同时域下获得兼具带通与带阻空间滤波功能的低频频率选择表面(FSS),提出了一种带通与带阻型FSS可自由切换的设计方法,即在基于卷曲技术设计的小型化FSS表面上贴装电控PIN二极管,并利用"场-路"协同仿真的方法进行建模与计算。其中,卷曲图案既是滤波结构,也是馈电导线。当PIN二极管导通时,卷曲图案缝隙处产生的电容C1与金属贴片电感L1构成并联LC回路,FSS表现为带通滤波功能;反之,焊盘处缝隙及反偏PIN二极管产生的电容C2与金属贴片电感L2串联,FSS切换为带阻滤波功能。采用印刷线路板及表面贴装工艺制作出了400 mm×400mm试验样件并采用自由空间法进行测试,仿真与测试结果表明:在2.45GHz处,当PIN二极管导通时,FSS表现为强透射性能,反之则表现出强反射效果。这种基于电控PIN二极管开关所实现的带通与带阻型FSS自由切换方法在通信、电磁屏蔽及雷达隐身等领域具有广阔的应用前景。     

新型ODC光纤连接器的性能及应用

光纤连接器是一种无源器件,它是光纤通信系统中各种装置连接所必不可少的器件。介绍了常用的光纤连接器的主要性能:插入损耗、回波损耗。并详细介绍了一种新型的ODC光纤连接器性能和应用,该户外光纤连接器完全代替同轴线的方案。加大传输距离,减少网络人工成本,无疑是网络结构体系的革新。     

Dynamic analysis of gear-rotor system with viscoelastic supports under residual shaft bow effect

This paper investigates the dynamic behaviors of a gear-rotor system with viscoelastic supports under effects of the gear eccentricity, the transmission error of gear mesh and the residual shaft bow. The investigated dynamic characteristics include system natural frequencies and steady-state response. The finite element method is used to model the system and Lagrangian approach is applied to derive the system equations of motion. The results show that the mass, the stiffness and the loss factor of the viscoelastic support will significantly affect system critical speeds and steady-state response. It needs larger loss factor and more rigid stiffness of the viscoelastic supports to suppress the systematic amplitude of resonance. As the results shown, the magnitude and phase angle of the residual bow have tremendous influence on first critical speed when the geared system mounted on stiff viscoelastic supports. The transmission error of the gear mesh is assumed to be sinusoidal with tooth passing frequency and it will induce multiple low resonant frequencies in the system response. It is observed that the excited critical speed equals to the original critical speed divided by gear tooth number.     

摩托车排气净化消声器性能分析

研究了催化器结构对消声器性能的影响,在催化器内加入细插入管建立新催化器模型来模拟催化器的内噪声传递及损失,分析并对比了安装与未安装催化器的消声器的噪声传递损失,运用GT-Power软件建立摩托车发动机工作过程与带催化器的消声器的耦合仿真模型,得到消声器在发动机各转速下的插入损失和压力损失。分析结果显示,消声器在中低频段消声效果较好,在中高频段消声效果较差。根据仿真和试验结果对消声器结构进行改进,改进后的消声器在发动机各转速下消声效果得到改善,插入损失增加3~5dB,仿真结果与试验结果吻合良好。     

一种高性能电磁式微机械振动环陀螺

模态匹配和高的品质因数是提高振动环陀螺性能的关键。设计制作了一种电磁式微机械振动环陀螺,采用了全对称的结构以实现模态匹配。通过理论推导建立了陀螺灵敏度和机械噪声的数学模型,分析了陀螺参数对灵敏度及分辨力的影响。采用（100）晶向的单晶硅及MEMS体硅标准工艺加工了陀螺样片,该工艺简单,无需键合。器件频响实验结果表明,所设计的振动环陀螺驱动模态和检测模态频差小于0.5Hz,大气压下品质因数约为500,在1Pa的低真空下达到14000。锁相放大器测试结果表明,在-200 ~200 o/s测量范围内,陀螺分辨力为0.05o/s,灵敏度为0.2uv/ o/s。测试结果表明该陀螺能够实现模态匹配和较高的品质因数,具有较高的性能指标。     

一种复合式广谱液压脉动衰减器的设计与分析

为了降低液压泵出口的压力脉动,设计了一种复合式广谱液压脉动衰减器。该衰减器由1个扩张室、2个容积室、2个限流管和8个质量室构成。通过对复合式广谱液压脉动衰减器的参数进行合理配置,可实现对多个频率段的脉动进行衰减。采用插入损失来评价复合式广谱液压脉动衰减器的衰减效果,利用MATLAB软件对其衰减效果进行仿真,并分析了脉动衰减器主要结构参数与衰减效果的关系。结果显示,该液压脉动衰减器在20～1000 Hz的脉动频率范围内具有良好的衰减效果。复合式广谱液压脉动衰减器结构紧凑,衰减频率带变宽,衰减效果好,符合设计要求。     

一种微机械谐振式加速度计的自激驱动控制

为了研制谐振微机械加速度计,文中介绍了静电刚度的谐振式微加速度计的工作原理,并根据闭环控制要求,建立了基于自激原理的系统分析方程,利用平均周期法分析了系统稳定性和振动幅度稳态平衡点。理论分析确定了系统起振条件和相位偏差对闭环振幅和频率的影响。对基于体硅溶片制造和真空封装的谐振微加速度计,自激闭环测试结果表明检测电压1 V时,灵敏度为18 Hz/g;检测电压5 V时,灵敏度为58 Hz/g,10 min内闭环谐振频率最大漂移0.2 Hz,可分辨加速度约3.5 mg.     

新型驻波模式的声表面波MEMS-IDT陀螺仪

文中提出了一种新型基于驻波模式的声表面波(SAW)MEMS-IDT陀螺仪,包括一个谐振腔内驻波反节点位置分布金属点阵的两端SAW谐振器和一组平行于谐振器设置的双延迟线型SAW振荡器.SAW谐振器形成稳定的驻波,由于旋转利用分布的金属点阵产生Coriolis力并激发垂直于旋转方向的二次SAW,并与SAW延迟线上传播的SAW产生相干效应,以此改变声波速度,从而导致延迟线型振荡器的频率输出发生变化.双延迟线振荡器结构有效地降低由于外围温度等干扰的影响.单相单向换能器(SPUDT)以及梳状换能器结构用于构建SAW延迟线,以改善振荡器的频率稳定性.所研制的用于构建陀螺仪的80 MHz两端谐振器以及延迟线器件的测试结果表现出低损耗等特点.利用旋转台对所研制的SAW陀螺仪进行性能评价,在0～1 000 deg/s范围内表现出良好的灵敏度(119 Hz/(deg·s))以及线性度性能.     

Y环单元FSS结构参数对频率特性的影响

利用谱域分析法,从Y环单元的臂长、臂宽、缝宽、加载介质的厚度及介电常数等方面,研究了Y环单元频率选择表面(Frequency Selective Surface简称FSS)结构参数对其频率响应特性的影响;采用镀膜和光刻技术制备出了相应的实验件,并在微波暗室进行测试,测试值与计算值基本一致。结果表明:臂长主要影响中心频率,臂长从3.8 mm增大到4.7 mm时,中心频率从11.9 GHz下降到8.9 GHz;单元间距主要影响带宽,单元间距从0.3倍波长增大到0.5倍波长时,-3 dB带宽从3.2 GHz减小到1.0 GHz;臂宽和缝宽在影响中心频率的同时也影响带宽;介质加载主要使中心频率降低,但是中心频率并非随着介质层厚度的增加单调减小;加载介质的厚度和介电常数都影响中心频率,但中心频率对介电常数的变化更为敏感;介质加载也影响中心频率处的功率传输,如果对加载介质进行合理的匹配能改善FSS的传输特性。     

基于十字单元的可调谐互补屏频率选择表面

为实现频率选择表面（FSS）工作频点的可调谐,将环型孔径FSS负载分离后形成感性表面与容性表面,利用两者之间的耦合机制设计了一种互补屏FSS。建立了互补屏FSS等效电路模型,定性分析了它的变频机理。采用耦合积分方程法计算了负载贴片旋转角,耦合电介质厚度和相对介电常数对互补屏传输特性的影响。利用镀膜与光刻方法在耦合电介质两侧制备容性表面与感性表面,并用自由空间法测试250 mm×250 mm样件的传输特性。计算与测试结果均表明：当十字贴片从0°旋转至10°,互补屏FSS的谐振频点会从18.2 GHz向低频漂移至14.8 GHz。当耦合电介质的物理厚度从0.1 mm变化到1 mm时,互补屏FSS的容性表面和感性表面之间的耦合效应逐渐消失。耦合电介质相对介电常数增加使互补屏间的耦合增强,其工作频点向低频漂移。实验显示：随着负载贴片旋转角的变化,互补屏FSS能够实现主动变频功能,为设计和制备主动FSS提供借鉴。