基于对数检波器的峰值功率计研制

针对北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)直线加速器的实际情况和具体需求,为了提高峰值功率计测量精度、进一步降低反射保护报警响应时间并提供实时波形检测手段,对基于集成电路的射频检波芯片进行了调研,研制了一种基于对数检波器、现场可编程门阵列(FPGA)、高速模数转换器(ADC)的新型峰值功率计。通过对不同工作频率下的多点校准,建立分段传递函数,实现功率计校准工作。对功率计样机进行了系统测试,实现了实验室功率测量误差±0.2 dB,BEPCII在线测试的反射保护响应时间2 μs的成绩,功率计已稳定上线运行一段时间。此外,新型峰值功率计具有宽线性动态范围、反射保护报警、内置双通道检波器、用户和工程师双界面、实时波形显示、波形任一点功率测量等特点。     

大功率超声功率计的研制及高强度聚焦超声肿瘤治疗头功率检测

研制一种将机械天平、辐射压力法和智能控制结合在一起的大功率超声功率计,该功率计可以安装不同种类的反射靶面或吸收靶面对多种超声换能器进行功率测量;用砝码对该功率计进行校准和误差分析,结果显示该功率计具有稳定性好、精度高、测量范围大的特点。用锥面反射靶和吸收靶对高强度聚焦超声肿瘤治疗头的输出功率进行测量,实验结果表明:一方面该功率计可以满足大功率、高精度测量要求,另一方面被测量的临床治疗用高强度聚焦超声肿瘤治疗头的驱动电压在600-2200 V之间,其功率输出稳定、可靠,在此范围之外功率输出误差变大,超过5％。     

失配不确定度控制方法

功率计、信号发生器、频谱分析仪和网络分析仪等的使用过程中，不可避免地会遇到反射。反射意味着不匹配，即失配。反射将降低测量的准确度。反射是不能消除的，但可以通过一些简单实用的方法来控制。文中从失配不确定度的来源入手，从电缆连接器等方面阐述如何控制失配不确定度。     

一种新型智能化远距光纤预警的算法研究

提出一种新型智能化长距离光纤预警系统,研究了该系统在真实工作环境下的预测准确性。该预警系统主要分为分布式传感和信号识别两个部分,其中相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)技术用于系统的分布式传感部分,而神经网络技术用于信号识别部分,以对入侵事件进行识别和分类。在信号识别部分创新地提出了一种改进型神经网络结构,并使用基于小波包分解的神经网络和具有三个隐藏层的神经网络等其他两种方法进行效果对比。最后,通过三次不同的实验,探究了系统的识别准确性。结果表明,基于改进型神经网络的光纤预警系统在入侵事件识别方面具有优良的分类效果,平均识别率达到95%以上。     

用场分析法求解速调管输出回路特性参数

 为解决速调管输出回路特性参数计算时遇到的困难，结合场分析的手段和3维电磁场模拟计算软件ISFEL3D后处理部分，提出了场分析法。理论分析表明，场分析法可用于计算单注单间隙、多注单间隙、单注多间隙和多注多间隙等各种速调管输出回路的谐振频率、间隙阻抗实部和外观品质因数等特性参数。通过对单注单间隙速调管输出回路的举例计算表明，场分析法的计算结果与反射相位法和等效间隙阻抗法的计算结果吻合较好，初步证实了该方法的可操作性和理论推导的正确性。     

HL22Aװ�õ��Ӳ�ϵͳ��ѹʵʱ�������ܷ���

介绍了HL-2A装置低杂波加热系统中的低压部分实时保护系统的原理和工作情况。实时保护电路工作可靠,系统低压部份响应延迟时间小于1μs。在2004年的单只速调管实验中,对波导内拉弧打火,速调管管体电流和速调管集电极过流进行了实时保护,各个保护对象都有专用的探头进行测量,其中管体电流探头精度达到0.7%。实验信号的分析表明保护系统的设计达到了实验要求,有效地保护了实验对象。     

非对称包层调制型布拉格光栅

为了优化光栅性能,提出一种基于互补金属氧化物半导体兼容性制造工艺的非对称包层调制光栅结构。该结构通过调整光栅齿的位置来改变波导中传输光的耦合率,最终达到改善光栅的反射带宽、消光比、输出功率等性能参数的目的。利用耦合模理论分析了该改进型光栅结构对光栅耦合率、反射带宽及输出性能的影响,同时利用有限元方法进行了数值仿真。结果表明,该改进型光栅的反射带宽由0.9nm减小到0.3nm,消光比的绝对值从29.2dB增加到35.1dB,耗散到包层的光功率从5.99×10~(-5) W减小到3.13×10~(-5) W;该改进型光栅器件性能得到改善。     

多注速调管放大器的自适应均衡器研制*

 多注速调管放大器对激励功率有十分苛刻的要求。文章提出了采用可编程控制器研制自适应均衡器的方法，自适应均衡器根据速调管输出微波峰值功率大小自动控制电调衰减器，从而达到控制速调管激励功率的目的。它可以克服信号电平、行波管增益、线路衰减与速调管特性诸多因素的影响，保证速调管始终工作在最佳激励状态，获得最大的功率输出。     

用于速调管功率合成输出结构的转向波导设计

 为X波段高峰值功率速调管功率合成输出结构设计了一个工作在9 GHz的转向波导，用于连接功率合成器和速调管输出腔。转向波导结构由中心矩形谐振腔、两个矩形耦合孔和两边的输入输出波导组成；输入和输出波导由速调管输出腔和功率合成器确定，分别工作在TE₁₀和TE₀₁模式，它们相互垂直并偏离矩形谐振腔的中心；中间的矩形谐振腔工作在TM₁₁₀，TE₁₀₁和TE₀₁₁混合模式。这种转向波导结构的3个反射零点构成了较宽的传输通带。将连接转向波导结构的功率合成器加载到速调管输出腔,计算了功率合成器加载后速调管输出腔的间隙阻抗。计算结果表明：功率合成器的加载对输出腔间隙阻抗影响不大。设计的转向波导结构很好地应用到了速调管功率合成输出结构中。     

FBG滤波的级联LPFG温度和折射率传感装置

利用长周期光纤光栅具有较高的温度、折射率灵敏度,以及光纤布喇格光栅具有较高反射效率的特点,设计了一种基于光纤布啦格光栅滤波的级联长周期光纤光栅温度和折射率传感装置.利用光纤布喇格光栅的高反射率,将级联长周期光纤光栅干涉波峰的局部功率反射到功率计中,实现了温度和折射率的测量.基于信号叠加原理,对光纤布喇格光栅滤波的级联长周期光纤光栅温度和折射率传感方法的可行性进行了分析.将实际测得的功率计示数与温度以及折射率的变化进行二项式拟合,其确定系数分别为0.9990和0.9959,表明该传感方法可用于温度和折射率的精确测量.最后对该装置的稳定性做了一系列的测试,验证了该传感系统具有较高的稳定性.     

S波段相对论速调管放大器的相位测量

 基于高频信号相位测量原理,提出了S波段相对论速调管放大器相位测量的方法。对S波段800 kW速调管放大器进行了验证实验,并测试了S波段相对论速调管放大器的相位。实验结果表明：速调管输入和输出微波相位差随束压升高而减小,随束流升高而增大,微波相位差不随注入微波功率大小和磁场变化而变化。     

改进型非对称Y分叉内全反射光开关特性分析

提出一种改进型非对称Y分叉内全反射光开关,较详细地分析了结构参量对光开关消光比和损耗的影响,优化设计后开关的消光比可大幅度提高,并给出了一种优化设计的方案.     

提高基于F—P腔的光纤光栅解调精度的研究

提出了使用DSP对F-P腔滤波后的FBG反射谱进行信号处理的解调方案，DSP处理器不断地对测量支路和参考支路的信号进行采集、比较，从而解算出待测量的变化值。从光学原理上探讨了F-P腔用波长表示的干涉滤波函数，对光电探测器测得的信号进行反卷积模拟运算，得到了当光电探测器接收的光强度分布不是中心对称时，分别提高了0．0399nm和0．057nm的FBG反射谱，提高了光纤光栅传感器的解调精度。     

采用双方波信号和B-样条小波解调弱反射光纤布拉格光栅

提出了一种采用双方波信号和B-样条小波解调弱反射光纤布拉格光栅(WFBG)的方法,并进行了实验验证.单个方波周期设置为相邻WFBG间光纤中激光往返传输的时间,对单个方波进行猝发操作形成双方波,则前WFBG反射的后方波与后WFBG反射的前方波重叠干涉.采用B-样条小波变换降低干涉信号的噪声,利用Hilbert变换对干涉信号进行π/2相移,对原干涉信号和相移后干涉信号比值进行反正切运算,得到干涉信号的相位信息.将间隔为50m的5-WFBG阵列置于木地板上,分别接收不同振幅和频率的正弦声波,采用上述方法解调的干涉相位信号能较好地反映声波信息.该解调方法解调光路简单,数据处理简单.     

脊波导在速调管输出组件中的应用

在新型L波段多注速调管的研制中,为了降低电磁聚焦系统的设计难度,需要减小输出波导的截面尺寸。为此,提出了在速调管输出组件中应用脊波导的方案。针对该型速调管的要求,设计了完整的脊波导输出组件并进行验证。计算结果表明,这种采用了脊波导的速调管输出组件,能够在10%的带宽内达到1.2以下的驻波比,理论功率容量达到490 MW。采用了该方案的组件尺寸紧凑,加工方便,调试容易。     

基于LabVIEW的激光功率数据采集系统

针对全固体激光器的长期功率稳定性检测问题,设计并实现了基于LabVIEW图形设计语言的激光功率数据采集系统。采用光电池制作的激光功率计来实现光功率到电学参量的转换,通过合理的选取激光功率计的滤光片、衰减片和毛玻璃,保证光电池工作在非饱和的线性区。使用STC89C52RC单片机对采集到的信号进行处理,计算机与单片机采用串口通讯,数据采集界面程序采用LabVIEW编写,最终实现了激光功率长期稳定性监测系统的设计、调试与制作。     

基于单层反射超表面的宽带圆极化高增益天线设计

基于Pancharatnam-Berry相位原理, 设计了一种宽带圆极化反射聚焦超表面并将其应用到提高天线增益中. 首先提出了一种变形十字超表面单元, 在11-16 GHz频带范围内能够实现高效同极化转换, 并基于该单元构建了宽带反射聚焦超表面. 仿真结果表明, 垂直入射的右旋圆极化平面波宽带聚焦效果明显. 然后利用单向阿基米德螺旋天线对超表面进行照射, 其辐射的球面波经超表面反射后得到了近平面波, 有效地提高了天线的增益. 最终对所设计的天线系统进行加工并测试, 结果表明系统的-1 dB增益带宽达到25% (12.5-16 GHz), 在该频带范围内峰值增益均高于19 dBc且轴比小于3 dB. 此外, 在12-15.5 GHz范围内天线口径效率均超过50%.     

基于非线性频率调制的光脉冲压缩反射测量方案

为了克服线性调频技术中的旁瓣过高的缺点,提出一种基于非线性调频技术的光脉冲压缩反射仪方案.将非线性调频脉冲信号通过单边带调制器调制到光信号上,并将光电探测器接收到的瑞利散射、端面反射等信号和该非线性调频脉冲信号进行匹配滤波,得到脉冲压缩曲线.理论、数值仿真和实验证明了非线性调频技术能有效抑制光脉冲压缩反射仪中的旁瓣.实验结果表明,使用相干长度为2km的光源,该方案的测量距离可达5.4km、空间分辨率达16.5cm、非线性调频的旁瓣抑制比比线性调频高5.8dB.     

受激渡越辐射光学速调管

本文提出一种基于受激渡越辐射的的光学速调管新方案。应用著名的Madey定理对这种新型的自由电子激光器进行了分析和计算,其中包括自发辐射的和受激辐射的分析讨论。结果表明,Madey定理确能简化复杂的计算,并给出清楚的物理概念;同时计算还表明,受激渡越辐射光学速调管具有大的输出增益。文中对N个介质区构成的多级光学速调管情形也进行了讨论。 关键词：     

利用海底反射信号进行地声参数反演的方法

针对现有反演方法的缺点,提出了一种基于海底反射信号的地声参数高分辨反演方法.它利用短距离声源在不同深度上发射宽带线性调频信号,采用垂直阵进行接收,首先通过匹配滤波方法提取多径到达信息,然后利用海底反射损失曲线,反演海底表层的声速和密度,最后利用浅底层反射信号估计沉积层参数.由于海水中直达波受到内波的强烈影响,选择海底表面反射作为参考,用以可靠地计算浅底层反射的相对到达时间和幅度,从而估计出沉积层的厚度、速度和衰减系数.通过海上实验,验证了利用浅底层反射信号反演参数的有效性. 关键词： 海底参数 反演 浅底层反射信号