新型单元的频率选择表面

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,从理论上对比分析了传统十字单元FSS和这种新型单元FSS,研究了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,并采用镀膜和光刻技术制备了新型单元FSS的实验样件.在微波暗窜中进行了测试,得到的实验曲线与理沦仿真曲线基本一致.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°～45°的中心频率漂移为300 MHz,并且45°入射时中心频率的极化稳定性很差,漂移量为800 MHz;而新型单元FSS具有中心频率的角度稳定性,TE波0°～45°的入射中心频率漂移量仅为100 MHz,同时对大的入射角度具有中心频率的极化稳定性.     

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。     

Y形和Y环形单元特性的实验对比研究

采用镀膜和光刻技术设计并制备出了2种衬底厚度不同的Y孔单元和Y环孔单元的FSS,在0°和45°入射角下分不同的极化波进行了测试,经对比研究发现,在大角度入射下Y环单元FSS比Y孔单元FSS有更为稳定的中心频率,更窄的带宽;Y环单元FSS对垂直和水平极化波的适应性更强,滤波特性较Y孔单元FSS更明显;介质厚度的变化对Y孔中心频率、带宽的影响要比Y环单元FSS的大得多。所以,从中心频率、带宽随介质衬底厚度、入射角度、不同极化方式的变化情况看,Y环单元比Y孔有更稳定的性能。     

叠加Y环单元频率选择表面的设计

对Y环单元进行改造得到了叠加Y环单元图形,以延迟频率选择表面(FSS)的高次谐振,实现无干扰的单通带滤波器.运用谱域法分析得到的叠加Y环单元,并与Y环单元进行对比,分别讨论其角度稳定性、极化稳定性、-3 dB带宽和高次谐振点.分析表明:当中心频点同为17.6 GHz时,叠加Y环单元具有更窄的带宽,而高次谐波向后延迟6....     

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。     

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。     

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.     

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。     

填充介质的厚屏频率选择表面传输特性

为了改善厚屏频率选择表面(FSS)的滤波特性,实现FSS在雷达天线罩上的应用,设计了具有圆孔单元的厚屏FSS结构,并将其单元内填充介质,制备出了相应的实验件。理论分析时,首先建立等效问题;接着用Floquet定理将无限大厚屏FSS上所有阵列单元的场展开为无穷多个平面电磁波;然后在单元边界处强加边界条件;最后用矩量法求解等效的磁场积分方程。在微波暗室测试后,发现测试值与计算值基本一致。结果表明:中心频率的变化主要取决于单元间距、入射角和介电常数等3个参数;其中,当单元间距由30mm增加到36mm,电磁波的入射角由10°增加到30°,填充介质的介电常数由2.5增加到7.0时,中心频率分别减小了2.1,1.5,1.9GHz;另外,单元直径增大使得带宽增加,当单元直径由14mm增加到17mm,带宽增加了1.2GHz。可以看出,改善厚屏FSS的传输特性是多参数优化的问题,如果合理选择填充介质并适当选取其他参数,能够获得理想的传输特性。     

具有低空气隙敏感度的雪花单元频率选择表面

针对在工程研制阶段隐身雷达罩与频率选择表面(FSS)间的空气隙引起的隐身雷达罩传输性能劣化问题,设计了一种具有低空气隙敏感度的新型雪花环状单元频率选择表面以降低空气隙的影响.采用模式匹配法进行了FSS理论仿真.为了进行对比分析,针对假定技术指标分别给出新型单元FSS和Y环单元FSS的最优化设计结构,采用光刻工艺制备出等效FSS平板样件,在微波暗室中采用自由空间法测试其传输性能以验证设计.仿真和测试结果一致表明:新型雪花单元FSS在很大的空气隙内(190～6500 μm)均满足技术指标,优于Y环FSS的最大空气隙范围(320～1900 μm).最后,简要分析了雪花单元FSS设计的优点.分析结果显示,新型雪花单元FSS在满足隐身雷达罩常规技术指标的前提下,具有较低的空气隙敏感度,可在工程试验阶段用于FSS的研制.     

双参数非线性概率模型的板材腐蚀精度估计

针对金属板腐蚀在线超声动态检测时探头抖动致使超声波入射角变化,引起测量精度低的问题,建立双参数超声波水浸检测误差修正的非线性概率模型,结合函数逼近理论补偿超声入射角引入误差。采用基函数加权组合与三阶拉格朗日插值结合方法,同时对超声波入射角、界面声程双参数与工件声程的函数关系进行最小二乘曲线拟合,得出入射角与检测误差的非线性相关关系。通过对误差补偿算法中非线性概率模型入射角与界面声程变量的迭代运算,利用折射角反向求解入射角,解决检测中超声波入射角不确定问题。在水层厚度30～45 mm范围内,对不同厚度铝板进行检测,结果表明,经模型补偿处理,超声波以0°～8°角入射,板材检测精度为1%,为有效提高腐蚀精度估计提供依据。     

任意槽形光栅衍射特性的矢量理论分析与计算

根据麦克斯韦基本方程组,推导了描述任意槽形光栅衍射特性的矢量理论分析方法——严格的耦合波方法,该方法可用来分析具有任意面型函数光栅在TE,TM两种偏振模式的平面波入射下的光栅衍射特性.文中讨论了偏振状态及光栅结构参数对几种典型槽形光栅衍射场的影响.     

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.     

Effects of spray axis incident angle on heat transfer performance of rhombus-pitch shell-and-tube interior spray evaporator

An interior spray method is proposed for enhancing the heat transfer performance of a compact rhombus-pitch shell-and-tube spray evaporator. The experimental results show that the shell-side heat transfer coefficient obtained using the proposed spray method is significantly higher than that achieved in a conventional flooded-type evaporator. Four different spray axis incident angles (0°, 45°, 60° and 75°) are tested in order to investigate the effect of the spray inclination angle on the heat transfer performance of the spray evaporator system. It is shown that the optimal heat transfer performance is obtained using a spray axis incident angle of 60°.