基于反向传播神经网络PID的高功率微波炉温度控制

针对现有10 kW高功率工业微波炉,采用继电器作为控制执行器,在使用传统控制方法加热时,温度存在较大超调和明显振荡,系统温度稳定性较低,为解决上述问题将反向传播神经网络PID(BPNNPID)控制引入到该装置微波加热温度控制中,并以自来水为加热对象进行仿真对比与实验验证。首先,利用现有输入输出实验数据,建立工业微波炉温度控制模型;其次,运用MATLAB/SIMULINK搭建高功率工业微波炉温度控制系统并进行仿真对比实验;最后,实验验证BPNNPID控制方法在加热5 kg自来水时工业微波炉的温度控制性能,实验结果表明,较常规PID、模糊PID控制,该方法在微波加热过程中对媒质温度控制超调更小且未发生明显温度振荡,有效改善了高功率工业微波炉工作时的系统温度稳定性,有助于提高产品质量和安全性能。     

低杂波微波激励源的分析与改进

在托卡马克实验装置上进行等离子体低杂波电流驱动和加热实验，需要输入兆瓦量级的微波功率。这些微波是由微波激励源产生的，其频率为2450MHz。在经过幅度稳定控制、频率稳定控制和中级行波管放大器进行功率放大后，最终输出幅度和频率稳定的、功率1．5～2．5W的微波到大功率速调管上进行放大，然后通过微波传输系统输送到天线，将大功率微波注入到HL-2A装置。由此可见，微波激励源工作特性的好坏将对实验的正常进行产生重要的影响。     

HL－1准光学ECRH传输系统的设计与大功率测量

ＨＬ－１托卡马克准光学电子回旋共振加热（ＥＣＲＨ）传输系统包括φ８０波导、椭球反射镜、Ｔａ－ｐｅｒ、准光学弯头、托卡马克顶部注入和水平注入的微波通道、窗口等。利用这套系统，可以作从水平方向注入的Ｏ模加热实验，也可以作从顶部注入的Ｏ模或Ｘ模加热实验。这套系统可传输的能量超过ＩＭＷ。大功率测量表明，这套系统可以将回旋管输出的线偏振高斯束保持其线偏振特性不变地注入托卡马克等离子体，整个系统的传输效率达到９０％。     

HL—1准光学ECRH传输系统的设计与大功率测量

ＨＬ－１托卡马克准光学电子回旋共振加热传输系统包括φ８０波导，椭球反－射镜，Ｔａ－ｐｅｒ，准光学弯光，托卡马克顶部注入和水平注入的微波通道，窗口等，利用这套系统，可以作从水平方向注入的Ｏ模加热实验，也可以作从顶部注入的Ｏ模或Ｘ模加热实验，这套系统可传输的能量超过１ＭＷ，大功率测量表明，这磋系统可以将回旋管输出的线偏振高斯束保持其线偏振特性不变地注入托卡马克等离子体，整个系统的传输效率达到９０％。     

微波屏蔽实验室设计

建立高性能微波屏蔽实验室可保证测试数据的准确可靠，保证微波中、大功率计量测试时操作人员和周围区域人员免受辐射损伤，可防止保密测试信号和频率辐射泄露，可有效利用现有的电磁干扰测试系统开展电子仪器设备的EMC性能指标预测试等。     

基于AD650的模拟信号光纤传输系统的设计

在高电压、强磁场的强功率工况下,为了保护控制系统,须将测量系统和控制系统进行高低电位的隔离;采用电压频率(V/F)转换器AD650以频率形式通过数字光纤传输模拟信号,是高低电位隔离、远距离传输模拟信号而又不损失精度的最好解决方法;文中论述了其工作原理、系统组成,详细分析了硬件设计,并进行计算,确定其参数;实验结果表明,基于AD650芯片的传输系统,采用光纤传输,模拟信号传输精度小于0.1%,数据传输速率高,传输距离远,而且传输过程不受外界电磁场干扰,具有良好的线性度和分辨率;电路结构简单,对外界电容要求也简单,仅要求保持良好的稳定性,在实际工程应用中得到了优良的结果。     

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提出了一种大功率四极管调制器的嵌入式反馈控制系统的设计方法。该系统以DSP为控制核心,采用闭环反馈控制,开发了大功率四极管的高压端控制器,并在系统反馈信号传输中采用一种新的改进型VF光纤隔离传输方案,提高了反馈信号的传输速度。实验结果表明,该嵌入式反馈控制系统简化了HL-2A装置原有的系统,极大地提高了系统响应速度,改善了四极管输出性能,且工作可靠稳定。     

光子辅助矢量微波/毫米波产生的关键技术研究

光载无线技术(RoF)因其大带宽、高移动性和低传输损耗等特点,成为未来接入网极具前景的解决方案之一。同时,该技术与矢量调制格式结合可以有效提高系统容量。但是如何低成本地产生光矢量微波/毫米波一直是亟待解决的问题。从预编码和光子倍频技术出发,提出多种光子辅助微波/毫米波产生方案,这些方案从成本、器件可用性、系统复杂度、系统容量等角度对传统方案进行了改进,为将来的研究工作提供参考。     

大功率四极管调制器的嵌入式控制设计

提出了一种大功率四极管调制器的嵌入式反馈控制系统的设计方法。该系统以DSP为控制核心,采用闭环反馈控制,开发了大功率四极管的高压端控制器,并在系统反馈信号传输中采用一种新的改进型VF光纤隔离传输方案,提高了反馈信号的传输速度。实验结果表明,该嵌入式反馈控制系统简化了HL-2A装置原有的系统,极大地提高了系统响应速度,改善了四极管输出性能,且工作可靠稳定。     

大动态范围数控弧光探测器的研制

针对HL-2A/M 高功率微波加热系统微波窗口真空侧对弧光探测的要求,基于三级放大电路和微控制器技术,完成电路设计,研制了新型弧光探测器。增益8 挡数字可调,保护阈值以20mV 的精度0~5V 数字可调,具有远程操作和数字显示功能。在不同增益和保护阈值条件下,实验测得其响应时间最大为2.56μs,能在复杂电磁环境和不同强度干扰光的条件下稳定工作,满足系统要求。     

大功率微波真空电子器件的应用

 大功率微波真空电子器件具有工作频率高、峰值和平均功率大等特点,已广泛应用于微波电子系统,在科学研究和国民经济方面的应用越来越广泛。在科学研究方面,它主要应用在高能粒子加速器和可控热核聚变加热装置等大型科学装置上,主要包括高峰值功率速调管、连续波和长脉冲高功率速调管和高功率回旋管等器件。在国民经济方面,则主要应用于天气雷达、导航雷达、医用和工业辐照加速器、电视广播和通信等微波电子系统,主要包括大功率脉冲和连续波速调管、分布作用速调管、行波管、磁控管和感应输出管等。为此,介绍了这些微波真空电子器件的技术现状、共性技术问题和发展趋势。     

BEPCⅡ大功率波导真空阀门的研制

 大功率波导真空阀门是BEPCⅡ直线加速器微波系统的重点改进项目，作为微波大功率传输和真空密封双重功能的超高真空微波器件，机械结构比较复杂，制造工艺难度大。经过各方努力，已经研究完成16台大功率波导真空阀门，并在2004年全部安装在加速器上使用。目前进入到波导真空阀门的脉冲功率为30~50 MW，高功率运行工作状态良好。对阀门从设计原理、机械结构、微波测试及高功率运行等方面作了较详细的阐述。     

一种基于热离子二极管的大功率微波探测器

 主要给出了波导型的X波段大功率微波探测器的结构、标定方法和标定结果。该新型大功率微波探测器具有承受微波峰值功率高（可达100 kW），时间响应快（响应时间小于2.0 ns），不需要同步信号，抗干扰能力强等特点。根据不同的需要，可以制作成波导型和同轴型的大功率微波探测器。波导型探测器由热离子二极管、标准波导、滤波器和外电路组成，其工作频率范围为波导的工作频率范围；而同轴型探测器由热离子二极管、同轴波导，滤波器和外电路组成，可以宽带使用。标定结果表明该探测器很适合高功率微波峰值功率测量，尤其是在强电磁干扰环境和高重频微波脉冲条件下的测量，为解决功率测量不准的技术难题提供一种有效的技术手段。     

托卡马克微波预电离等离子体

使用回旋管系统产生的电子回旋波段的大功率微波在托卡马克中得到无电流等离子体。其电子密度达8×10¹²cm^-3,电子温度达50eV,粒子约束时间约为0.5ms,加热效率达25％以上。研究了对环向击穿的影响及加热机制。     

微波击穿大气电子温度与电子密度依存关系

给出了描述高功率微波脉冲大气非线性传输及微波大气等离子体特征演化的方程组,并在以微波群速度运动的局域坐标系下完成程序编制。据此模拟分析了高功率微波大气长程非线性传输及自产生大气等离子体的基本物理过程,给出了在击穿建立过程中,电子数密度增长与电子温度升高之间的关系。模拟结果表明:由于大气层中本底自由电子数密度较低,高功率微波脉冲到达时会迅速地将大气中现有的自由电子加热至平衡温度,与之相比导致电子数密度雪崩式增长的击穿过程要缓慢得多,而且随着击穿过程的开始电子温度会从平衡温度快速下降。     

模拟光纤传输模块的原理与设计

光纤与同轴电缆相比，具有抗干扰能力强、传输损耗小、质量轻等优点。采用高线性激光二极管直接调制的方法设计和研制了一种简单、实用和低成本的模拟信号光纤传输模块。测试结果表明，模块的3dB带宽为DC～3MHz，0～5V范围内模块的非线性误差最大为1．2％，可以用于复杂电磁环境中模拟信号的无干扰传输。     

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HL-2A装置1MW/68GHz/1s电子回旋共振加热传输系统有两条传输线，每条传输线包括波纹波导、换向波导和直流隔离器。HE11模式微波在波导中传输，微波损失小且模式纯度高。用激光校准及用热敏纸测量短脉冲微波模式分布的手段确保传输线的准直性。传输线的倾斜角度小于0.0054rad。     

一种小型化高功率微波辐射场功率密度测试系统

为解决现有高功率微波辐射场功率密度测量系统测量环节多、系统复杂以及长电缆无法适应复杂电磁环境测量等问题,研制了一款小型化、一体化辐射场功率密度测量系统。系统采用天线-耦合器-转换器作为接收前端,后端采用同轴信号处理单元,在屏蔽箱内完成信号衰减、功率探测及电光转换,可实现系统远程测量与监控,可用于连续波、单次脉冲、连续脉冲辐射场功率密度测量。同时,系统采用模块化校准,可有效降低测量系统不确定度。该系统具备30 dB动态,最小可测脉宽50 ns,可测辐射场功率密度100 MW/m^2,系统结构紧凑,简便易携,采用光纤传输,抗电磁辐射,可实现X波段GW级高功率微波辐射场功率密度快速测量。     

模糊控制技术在隧道射流风机中的应用

不管是在铁路还是公路隧道中射流风机都属于隧道内的大功率运行设备,其能否合理、有效的运行直接影响着隧道内的环境状态和运营成本;文章以公路隧道为例,在分析现有隧道射流风机控制方法的基础上,提出运用模糊控制技术对射流风机进行控制的设计方案;首先用MATLAB模糊逻辑工具箱设计模糊控制器并创建了模糊控制规则表,然后对利用iFIX下的VBA开发环境在后台自动运行模糊控制程序完成仿真;根据CO的浓度变化以及在实验过程中风机利用的数量和时间证明该系统具有良好的控制性能,实时性强,隧道运行环境改善明显。     

用于5G通信的二维圆柱型光子晶体波导带通滤波器设计

波导带通滤波器是大功率微波滤波的重要器件,为5G通信基站大功率微波传输提供了可能.基于光子晶体的频率带隙特性,把二维圆柱型光子晶体引入矩形波导中,设计了一款应用于5G通信的二维圆柱型光子晶体波导带通滤波器,仿真研究了该滤波器的滤波特性,以及引入点缺陷、线缺陷时滤波器的性能变化.二维光子晶体结构在矩形波导中在3～7 GH...