电流源负载峰值电流控制buck变换器的复杂次谐波振荡现象

电流源负载峰值电流控制buck变换器具有次谐波振荡快慢复杂现象.本文建立了它的分段光滑开关模型及离散迭代映射模型.根据离散迭代映射模型,通过数值仿真研究了电路参数对buck变换器的非线性动力学行为的影响,发现了具有快慢效应次谐波振荡吸引域的分岔图和呈现双环带状的庞加莱映射.根据分段光滑开关模型,采用龙格-库塔算法,仿真研究了buck变换器的时域波形和相轨图,研究结果表明:电感电流存在由次谐波振荡与降频次谐波振荡组成的n型次谐波振荡现象;输出电压存在快标与慢标结合的正弦次谐波振荡现象.实验结果验证了文中的分 关键词： 开关DC-DC变换器 迭代映射 电流源负载 次谐波振荡     

高阶PMD统计特性研究

讨论了三阶偏振模色散(PMD)的统计特性及其对于高阶PMD补偿系统的影响.数值模拟结果表明,随着即时差分群时延(DGD)的增加,二阶PMD单位矢量旋转速率的统计覆盖范围的变化趋势与主偏振态(PSP)旋转斜率的相应变化正好相反.此外,随着即时DGD的增加,二阶PMD模值的统计覆盖范围不断增加,使得高速光通信系统中高阶PMD补偿的实现将更加困难.     

地球外核热对流运动的区域分解多重网格并行数值模拟

旋转球层中热对流运动的数值模拟是地球发电机模型的重要组成部分,对研究地球发电机作用机理具有重要意义.本文设计一个基于国产超级计算平台并行性能良好的地球外核热对流运动并行数值模型.时间积分方案采用与Crank-Nicolson格式和二阶Adams-Bashford公式相结合的近似分解分步法,空间离散基于立方球网格的二阶精度有限体积格式.所得到的两个大规模稀疏线性代数方程组采用带预处理的Krylov子空间迭代法进行求解.为加速迭代求解过程及提高并行性能,迭代过程采用区域分解多重网格的多层限制型加法Schwarz预处理子,减少了求解程序的计算时间,提高了数值模型的并行性能,模型被很好地扩展到上万处理器核数.数值模拟结果与基准模型算例0的参考值吻合得很好.     

MLFMA用于三维电大复杂腔体电磁散射特性的快速计算

基于迭代物理光学法的多层快速多极子算法可高效、快速求解电大腔体的散射特性,给出混合算法的迭代公式.对工程上常见的弯曲较缓慢的S弯腔体,通过合适的分段结构化分组,避免两组之间存在的部分面元遮挡的情况,应用广义互易积分处理带有复杂终端的腔体.数值计算结果表明,所用方法准确并能极大地提高计算速度.     

用同步调制方法降低偏振模色散影响的理论研究

本文利用分布Fourier变换求解在双折射光纤中的耦合非线性薛定谔方程,数值计算了在20Gb/s的光孤子通信系统中偏振模色散(PMD)的影响.通过数值计算发现用同步调制的方法可以有效的降低偏振模色散对系统的影响.     

峰值/谷值电流型控制开关DC-DC变换器的对称动力学现象分析

峰值电流和谷值电流控制开关DC-DC变换器在较宽的电路参数范围内具有对称动力学现象.文中建立了峰值电流和谷值电流控制buck,boost,及buck-boost变换器的统一离散迭代映射模型,并导出了统一的分段光滑迭代映射方程及特征值方程,通过数值仿真得到了占空比变化时的正、逆分岔图和Lyapunov指数谱.研究结果表明,峰值/谷值电流型控制开关变换器的分岔图和Lyapunov指数具有关于点或轴对称的现象.时域仿真结果验证了数值仿真结果,并进一步表明,随着占空比的变化,峰值/谷值电流型控制开关变换器具有对称动力学现象、对称动力学现象和非对称动力学现象共存、非对称动力学现象.     

峰值/谷值电流型控制开关DC-DC变换器的对称动力学现象分析

峰值电流和谷值电流控制开关DC-DC变换器在较宽的电路参数范围内具有对称动力学现象.文中建立了峰值电流和谷值电流控制buck,boost,及buck-boost变换器的统一离散迭代映射模型,并导出了统一的分段光滑迭代映射方程及特征值方程,通过数值仿真得到了占空比变化时的正、逆分岔图和Lyapunov指数谱.研究结果表明,峰值/谷值电流型控制开关变换器的分岔图和Lyapunov指数具有关于点或轴对称的现象.时域仿真结果验证了数值仿真结果,并进一步表明,随着占空比的变化,峰值/谷值电流型控制开关变换器具有对称动力学现象、对称动力学现象和非对称动力学现象共存、非对称动力学现象.     

基于电荷守恒定律的航天器内带电三维仿真简化模型

仿真模拟是开展航天器内带电风险评估的重要方法之一.基于电荷守恒定律,建立了内带电电位和电场三维计算模型,给出了模型的一维稳态和瞬态求解算法及二维和三维求解方案,设计了迭代算法来解耦电导率与电场强度,并分析了该迭代算法的收敛性;运用有限元算法和局部网格细化,该模型具有方便考察关键点处电场畸变的优势;与现有的辐射诱导电导率模型对比分析,新模型更适合内带电三维数值计算;与实验数据对比,验证了内带电三维计算模型的正确性.为解决航天器内介质带电评估问题提供了手段.     

模拟短脉冲激光在介质中传输的扩散综合有限元法

建立有限元模型,通过求解瞬态辐射传输方程模拟短脉冲激光在半透明介质中的传输.针对散射占优性半透明介质内辐射传输求解效率较差的问题,采用扩散综合加速迭代算法,提高计算效率,缩短计算时间.结果表明:采用精确解析式描述脉冲激光散射源项的求解策略可以获得准确的计算结果,精确地模拟快速变化的波前,不会产生数值扩散和数值振荡.此外,扩散综合迭代算法的计算时间仅为源项迭代的50%~60%.     

基于改进布谷鸟算法识别瞬态热传导问题的导热系数

基于改进布谷鸟算法反演瞬态热传导问题随温度变化的导热系数.采用Kirchhoff变换将非线性热传导问题转换为线性热传导问题,使用边界元法求解瞬态热传导正问题.将导热系数的反演转化为函数表达式中未知参数的反演,使用改进布谷鸟算法求解未知参数.与共轭梯度法相比,改进布谷鸟算法对迭代初值不敏感;与布谷鸟算法相比,改进布谷鸟算法迭代次数大大减少.数值算例表明对改进布谷鸟算法,增加测点数量迭代次数增加;增加鸟巢数量迭代次数减少;减小测量误差计算结果更精确,同时迭代次数更少.数值算例验证了改进布谷鸟算法反演导热系数的准确性和有效性.     

偏振模色散级联模型的理论分析

在研究偏振模色散的数值模型中，分段数N和分段长度L是基本的参数，这两个参数影响到偏振模色散的随机特性。在分段级联模型理论的基础上，采用琼斯矩阵的分析方法，对偏振模色散的特征矩阵进行了理论分析和数值模拟，研究表明，N和L的选取对偏振模色散的分析有直接的影响，N在适当大的情况下，使得L在某一均值附近微小变化，这样的参数选取是合理的。如果各分段长度保持不变，会使得二阶偏振模色散丧失随机性的特点。     

动态偏振模色散补偿的自适应算法及实现

基于研制成功的两级偏振模色散自适应补偿系统,提出对光传输系统中偏振模色散(PMD)自动搜索跟踪的补偿算法,该算法解决了偏振模色散补偿多自由度搜索中易于陷入局部极大值的问题.实验证明应用该算法制成的偏振模色散自适应补偿器性能优越,所能达到的性能参数为：全局补偿搜索时间78.77 ms,跟踪响应时间15.75 ms.另外,为了将研制的动态PMD补偿器得以实用化,就PMD补偿系统中的核心——取样反馈控制模块的性能进行了剖析.     

Statistical determination of the length dependence of high-order polarization mode dispersion

We describe a method of characterizing high-order polarization mode dispersion (PMD). Using a new expansion to approximate the Jones matrix of a polarization-dispersive medium, we study the length dependence of high-order PMD to the fourth order. A simple rule for the asymptotic behavior of PMD for short and long fibers is found. It is also shown that, in long fibers (~1000 km), at 40 Gbits/s the third- and fourth-order PMD may become comparable to the second-order PMD.     

High-speed transmission limitations due to Polarization Mode Dispersion

In this paper, the impacts of Polarization Mode Dispersion (PMD) on the performance of high-speed optical communication system have been reported at different bit rates. The two systems are modeled using older fibers with same PMD coefficient at different bit rates and third is with the new fiber with less PMD coefficient than that of the previous two. The attenuation, chromatic dispersion and non-linear effects have been disabled, so that all the variation of the results is due to PMD. The bit rate is varied from 2.5 to 40 Gbps and the length is varied from 1000 to 20,000 km. It is shown that the impact of PMD increases with the bit rate of system. It is also reported that the impact of PMD becomes intolerable at the bit rates of more than 40 Gbps. And also the PMD produces very minute impact on the system performance for same bit rate with the variation in the fiber length.     

Jones matrix for second-order polarization mode dispersion

A Jones matrix is constructed for a fiber that exhibits first- and second-order polarization mode dispersion (PMD). It permits the modeling of pulse transmission for fibers whose PMD vectors have been measured or whose statistics have been determined by established PMD theory. The central portion of our model is a correction to the Bruyère model.     

二阶偏振模色散测量分析

在庞加莱球的基础上,对原偏振模色散的测量方法进行了理论分析.研究表明,原方法属于间接测量,在测量二阶偏振模色散中存在明显不足.一阶偏振模色散测量的误差影响二阶偏振模色散的测量,间接测量降低了二阶偏振模色散的测量准确度.提出了一种二阶偏振模色散测量的新方法,保证了测量准确度,并通过实验中的统计结果得到证实.     

PMD分析中的PMF级联模型研究

PMF级联模型是进行PMD研究广泛采用的模型.从PMD矢量在Stokes空间的运动入手,推导出了PMF级联模型的DGD的统计分布并给出了整体特性与局部特性之间的关系,所得结果用JME法验证是正确的.最后通过误差分析,提出了该模型的级联段数的选取原则.所得结论可为PMD的仿真提供理论依据.     

偏振模色散影响色散控制孤子传输的理论研究

采用变分法分析高速色散控制孤子在双折射光纤中的传输规律。首先建立了色散控制孤子在双折射光纤中的扰动传输模型 ,然后解析了偏振模色散影响下色散控制孤子各参量的传输演化规律 ,最后对解析结果进行了计算。研究结果表明 ,偏振模色散参量对色散控制孤子能量、脉宽的演化影响很大 ,当偏振模色散很大时 ,如Dp>0 .3ps/km1/ 2 时 ,必须考虑采用某些在线控制手段来有效抑制偏振模色散对传输系统的影响 ,然而 ,当Dp≤ 0 .1ps/km1/ 2 时 ,系统几乎不受影响 ,同时本文还证明了色散控制孤子抗偏振模色散扰动的能力强的这一特点。为研究偏振模色散对高速非线性传输系统、特别是色散控制孤子传输系统的影响提供了理论依据和研究方法。     

偏振模色散对非线性光纤环镜微波光子开关的影响及其补偿

建立了考虑PMD在内的NOLM微波光子开关光波传输方程,给出了基于耦合非线性薛定谔方程的分步傅里叶法,三维庞加莱球理论和琼斯传输矩阵法的数值分析模型.仿真获得在光子开关中微波直接强度调制光载波的传输过程,以及在不同调制带宽下一阶和二阶PMD对光波信号和NOLM功率传输函数的影响.指出PMD造成NOLM开关性能钝化和消光比严重恶化,并引起信号信噪比下降和旁瓣泄漏.当调制带宽大于40GHz时,二阶PMD的影响比一阶PMD更加严重.最后讨论了NOLM中的PMD补偿问题.     

A deeper analysis of the second order polarization mode dispersion in optical communications systems

This article presents a new approach to the combined analysis of the first and second-order polarization mode dispersion (SOPMD) and shows their importance in optical communication systems performance. How it affects the relation between second-order polarization mode dispersion (PMD) and the differential group delay (DGD) in a single mode fiber is discussed. The analysis is based on time or wavelength and temperature variations changing/impacting PMD and DGD measured values. We present long term statistical characteristics of second-order PMD over a PMD emulator, and investigate the correlation between SOPMD, depolarization (DEP) and polarization dependent chromatic dispersion (PCD). Some authors calculate these modes from measurements obtained from the first order polarization mode dispersion, assuming a positive correlation between these effects, but this not the real relationship between them. A new interpretation of SOPMD was used to analyze the problem of the spectral stability in terms of the temperature. Actual techniques for determination SOPMD, consequently DEP and PCD, use the variation in time and/or wavelength. In some studies the results obtained for SOPMD are correlated to first-order PMD (FOPMD). This paper shows, based on measurements, that the correlation between first and second order Polarization Mode Dispersion (PMD) in the case where the last one is a function of the temperature can assume positive or negative values.