一种有源相控阵天线误差补偿方法

为了消除由于有源相控阵天线单元间互耦、天线的安装误差、天线方向图的不一致性和天线罩的影响等导致天线校正时与实际天线单元间幅相值存在的差异,采用了一种有源相控阵天线误差补偿方法,获得天线的误差值并保存在雷达校正计算机中,雷达进行校正时调用该值从而很好地消除了上述因素导致的在雷达使用中带来的影响,较好地改善了天线校正的幅相值和波瓣图,保证了雷达实际使用中达到预期指标要求。     

有源相控阵雷达状态监测与健康管理技术

状态监测和健康管理技术作为新一代测试与诊断技术,是装备自主式保障的核心系统之一,在保障武器装备战备完好性,提高作战效能,降低全寿命周期费用等方面具有重要作用;从有源相控阵雷达的状态监测与健康管理入手,构建了分层式健康管理系统框架,以作用距离和副瓣电平等指标进行信息融合和健康评估,实现了有源相控阵雷达的状态监测和健康管理。     

固态有源相控阵快前沿脉冲发射及空间合成

快前沿射频脉冲发射是固态有源相控阵可实现的优势功能。分析了X波段固态有源相控阵实现快前沿射频脉冲发射的必要条件,包括激励传输、功率放大、定时同步和孔径渡越等影响因素及设计要点。相应的分析结论应用于某型X波段固态有源相控阵的样机研制,最终实现了数千个固态有源通道的快前沿射频脉冲的高效空间合成,合成射频脉冲前沿低于5 ns,验证了分析与设计的有效性。     

机械相控阵列天线的电机控制系统设计

为实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用直流电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位.利用数字信号处理芯片TMS320F2812设计了直流电机位置控制系统,介绍了控制系统的硬件设计方案、控制策略及软件设计方案.针对直流电机驱动的螺旋天线单元位置控制系统,研究了模糊PID控制算法,并把它应用到控制系统中.实验结果表明,...     

基于遗传算法的金属辐射冷板换热性能优化研究

通过对金属辐射冷板传热数学模型的简化,得出影响辐射冷板换热性能的五个重要参数(冷水供回水平均温度、水流速度、管径、板厚、管间距)的数学描述。其次通过编写MATLAB遗传算法的金属辐射冷板目标函数优化代码,经遗传迭代求出辐射冷板换热性能目标函数的最值,及其对应的最优解组合。通过分析可知遗传算法能够有效的搜索到目标函数最优解,由于数学问题的提出是基于金属辐射冷板的基本原理,因此该算法具有一定的推广性,可用于多种形式的辐射冷板设计,能够有效、方便的提高辐射冷板的换热性能。     

高热流密度芯片冷却的冷板设计

电子设备体积功率的剧增,对设备的散热需求越来越高,散热成为了当前电子器件设计时首要考虑的问题。在充分调研的基础上,提出了一种新型的阵列射流冲击冷板用于高热流密度芯片的冷却。该冷板是一种三层盒式结构,其中间层为流体入口区,然后由层间的射流孔分别向上下两层喷射,这样冷板上下两面均可作为热扩展的均温表面。理论模拟和实验分析均验证了该冷板具有良好的散热效果。     

数字化相控阵天线测试方法及测试系统设计

伴随着雷达技术的飞速发展,数字化相控阵天线开始广泛运用于各种相控阵雷达当中。由于数字化相控阵天线的工作原理与传统模拟相控阵天线差异极大,测试方法也发生了根本性的改变,原有的基于普通微波仪表的天线测试系统无法再对数字化相控阵天线进行测试,必须设计新型的数字化相控阵天线测试系统。本文首先介绍了数字化相控阵天线自身的工作原理和测试方法,随后提出了新型数字化相控阵天线测试系统的具体软硬件设计方案,实际应用表明数字化相控阵天线测试系统可以满足各种数字化相控阵天线的测试要求。     

基于遗传算法的金属辐射冷板换热性能优化研究北大核心

通过对金属辐射冷板传热数学模型的简化,得出影响辐射冷板换热性能的五个重要参数(冷水供回水平均温度、水流速度、管径、板厚、管间距)的数学描述。其次通过编写MATLAB遗传算法的金属辐射冷板目标函数优化代码,经遗传迭代求出辐射冷板换热性能目标函数的最值,及其对应的最优解组合。通过分析可知遗传算法能够有效的搜索到目标函数最优解,由于数学问题的提出是基于金属辐射冷板的基本原理,因此该算法具有一定的推广性,可用于多种形式的辐射冷板设计,能够有效、方便的提高辐射冷板的换热性能。     

超声相控阵在多层媒质中的声场模式优化

针对超声在多层媒质中的传播特性,引入相位补偿因子并结合遗传算法, 提出了一种可对多层媒质进行声聚焦控制的方法.利用该方法对16×16二维超声相控阵在多层生物媒质中的多焦点声场模式进行了仿真,计算了生物媒质不同厚度层和不同吸收系数时的声场. 结果表明:该方法能优化多焦点声场模式,抑制旁瓣,提高声场增益,将声强最大限度地聚焦在目标区域内; 改变生物组织不同层的厚度和不同层的吸收系数,焦点位置不发生变化,但焦域内的声强会有所变化.     

波纹流道动力电池冷板的多目标优化设计

相对于直通道冷板,波纹通道冷板在锂离子动力电池的散热中具有更好的综合换热性能。本文将多目标遗传算法与仿真软件直接耦合,通过优化波纹微通道冷板的4个结构参数来降低热阻和压差。结果表明,周期数和振幅的增加使得整个冷板与工质之间的换热面积与扰动程度不断增加,从而提高了换热性能。此外,减少通道宽度可以提高通道中工质的雷诺数,同样有强化传热的作用。为了探究影响冷板性能的关键参数,本研究使用了Spearman相关系数进行表征,对比结果表明通道宽度与冷板性能间的关系最为显著,可为后续应用提供一定的指导。     

相控阵超声热疗场共轭直接合成的模式优化研究

对多阵元超声热疗声场进行模式优化研究.在对空间声场提出合理的优化目标函数后,提出了两种优化算法进行全局寻优:一种是遗传算法构造的声场模式控制算法;另一种是特征向量算法.用遗传算法和特征向量算法对声场控制模式控制的仿真研究表明:能达到声场控制模式优化的目标,而遗传算法比特征向量算法具有更多特征优势. 关键词： 优化 遗传算法 超声相控阵 热疗     

次级声源优化布放的局部空间有源降噪

针对区域有源降噪问题,为获得更优降噪效果,根据实际次级通路传递函数,提出次级声源优化布放的有源控制系统并详细比较了两种次级声源优化布放算法与次级声源均匀布放的实际降噪效果。应用的第一种次级声源优化算法是l₂范数约束的约束匹配追踪算法,第二种次级声源优化算法是l₁范数约束的稀疏正则化方法。在全消声室中利用扬声器线阵进行多通道有源降噪实验研究,实验结果表明,在200～1000 Hz,次级声源优化布放的控制系统的平均降噪量比次级声源均匀布放的控制系统的平均降噪量多5 dB左右;在1100～1900 Hz,次级声源优化布放的控制系统的平均降噪量比次级声源均匀布放的控制系统的平均降噪量多11～13 dB左右,次级声源优化布放的控制系统的降噪量分布更加均匀且次级声源输出能量更小。此外,两种优化算法中,稀疏正则化方法的降噪效果更佳。     

C/Ku波段共口径宽角度扫描相控阵天线

设计了一款具有高功率容量与宽角度扫描特性的C/Ku双频段共口径平面相控阵天线。在同一辐射口径内,相控阵天线包含有基于平面偶极子单元的C波段4×4阵列,以及基于混合零阶谐振贴片单元的Ku波段8×9阵列。所设计的相控阵天线的宽角度扫描性能归功于双频段阵元天线的宽波束辐射特性。下层混合零阶谐振贴片天线既能作为Ku波段的宽波束辐射单元,又能够为C波段的偶极子天线提供零反射相位,进而基于镜像原理拓宽偶极子天线的波束宽度。并且,对天线进行了介质埋入式设计,避免了空气击穿以提高天线系统功率容量。全波仿真结果表明,所提出的共口径相控阵天线在C和Ku双频段均实现了±45°的波束扫描,增益波动小于3 dB,天线阵列在各单元输入功率之和为1 W时功率容量达18.9 MW。     

适用于隧道环境的二元相控阵天线系统

为了满足在隧道环境中实现高速率、高质量无线通信的迫切需求,研究了适用于隧道环境的高增益天线,提出了利用二元相控阵天线系统提高隧道内信号传输质量的新方法。相控阵天线系统由两个高增益天线单元及一个移相器组成,通过移相器调整其中一个天线单元的相位,使隧道内合成电场的最小值幅值达到最大,提升信号的平均场强。仿真结果表明：与单个天线发射信号相比,在3 000 m隧道轴向传播范围内,相控阵天线系统发射信号合成电场的最低电平最少提升了19.6 dB;与两个天线同时发射信号相比,最低电平最少提升了12.4 dB,取得较好分集优化效果,消除多径效应导致的深度衰落,解决了隧道环境中存在的通信问题。

     

相控阵天线主控系统中实时数据交互

波束控制系统是高功率相控阵天线的神经中枢,负责天线阵面中所有单元相位的精确控制和状态监测任务。为实现天线阵面的快速、精确波束转换,采用分布式拓扑结构和嵌入式实时操作系统,设计了两级分布式波束控制方案,开发了基于VxWorks的相控阵天线主控系统。通过UDP协议实现主控系统与其他系统的多节点网络通讯;针对高速、实时通讯需求,利用VxWorks多任务编程接口,设计了一种基于双缓冲队列的Socket通讯方法;为使通讯被各方正确解析,制定了自定义的应用层协议。基于VxWorks的相控阵天线主控系统的开发应用,验证了方案的可行性以及控制软件的可靠性和稳定性。     

类视网膜阵列结构的光纤相控阵方法研究

出射光束阵列布局对光纤相控阵的高功率激光相干合成性能有着重要影响.针对现有光纤相控方法的阵元间距难以突破半个波长,导致能量合成效率低的问题,提出了类视网膜多环形光纤相控方法,设计了具有圆形对称分布的结构,在保持中心阵元以及最外环阵元位置不变的情况下,通过粒子群算法优化环间其余阵元间距以获得最佳的远场相干合成性能.仿真结...     

蓄冷板冻结过程的数值模拟与实验研究

文中对蓄冷板内共晶液的热力学特性进行了分析。运用数值方法对不同温度下的NaCl蓄冷板冻结过程进行模拟研究,并实验验证了模拟的准确性。研究结果表明:当环境温度低于共晶液的共晶温度-21.2℃时,蓄冷板内共晶液开始相变所需的冷冻时间与环境温度有较大影响;蓄冷板出现结晶后直至共晶液完全冻结的相变过程受环境温度的影响较小。     

光纤相控阵稀疏排布优化算法对比

光纤相控阵在激光合束、激光雷达等领域具有应用前景.光纤阵列配置方式不同于微波相控阵,光纤天线间距大于波长时存在周期旁瓣问题,影响主瓣能量分布.本文从物理模型出发,建立了基于同心圆环形点阵集合的光学相控阵天线布阵理论模型,提出了利用解析延拓的傅里叶变换方法实现干涉场强度的快速合成理论,讨论了在离散采样时数值仿真需关注的采样带宽和采样数目问题,解决了快速实现多光束干涉场数值仿真的问题.对比研究了两种优化光学相控阵天线配置的优化算法:遗传算法和粒子群算法,分别实现了不同种群数量遗传算法和粒子群算法迭代优化,分析了二者在优化过程中的收敛速度和优化效果,得到了峰值旁瓣比PSR=0.270的配置阵列.所提出的方法有望用于实际的光学相控阵天线配置中,指导天线主瓣能量最大化的优化设计;研究模型对不可微分目标函数优化问题的研究有一定参考价值.     

稀疏光学相控阵设计方法研究

为克服光学相控阵单元间隔必须小于工作波长二分之一的限制,构建了一种稀疏光学相控阵模型。分析了一维稀疏光学相控阵在近场和远场条件下的扫描原理,并提出了一种设计方法。对其相关参数进行仿真的结果表明：稀疏光学相控阵所用的单元数目较少,单元间隔远大于工作波长,扫描范围较大,波束宽度较窄,且在整个扫描空间内没有栅瓣。因此,稀疏光学相控阵单元间隔不受工作波长的限制,同时具有较好的扫描性能。