空间用高温超导接收前端的结构设计与仿真分析

介绍了一种小型集成化、低漏热和高可靠性空间用高温超导接收前端的结构设计与仿真分析。首先阐述了空间用高温超导接收前端的整机组成,并对固定安装、制冷机、真空杜瓦进行结构优化设计;然后提出一种高温超导滤波放大器件与斯特林制冷机集成时的柔性连接及高效传热设计,并通过有限元优化分析得出最优支撑结构方案;最后对接收前端进行热真空试验模拟仿真。     

八信道高温超导多路器的实验研究

文中首先分析八信道高温超导多路器设计的方案,以及实现八信道高温超导多路器的技术;给出了用MgO基片为衬底,YBCO超导膜制备的高温超导滤波器设计仿真曲线及实际测试曲线;并对多路器所用制冷器的制冷量进行了计算;最后给出八信道高温超导多路器的实际测试曲线。     

多信道超导接收前端杜瓦漏热仿真与实验研究

介绍了一种海军用多信道超导接收前端杜瓦的热仿真与实验研究.针对杜瓦漏热过大、降温时间过长和多频点不一致等问题进行了计算分析,提出了改进了措施,并通过对比实验验证了方法的有效性.     

超导接收前端用制冷HEMT低噪放电控组件设计

超导接收前端以超导滤波器和高电子迁移率晶体管(HEMT)低温放大器构成核心微波电路,其HEMT放大器在低温下拥有极低的工作噪声,但对偏置供电的要求很高,只有在特定偏置下,系统才拥有最佳的工作稳定度、高增益和低噪声。本文针对多信道超导接收前端,设计了一种多通道、模块化,带程控通讯的超导接收前端用HEMT低噪放电控组件,为设备核心射频通道提供供电、切换和远程控制。其供电偏置可调、供电纹波≤3 mV,并提供多路TTL电平接口,支持RS485数据通讯控制,便于模块化安装,在超导接收前端分机中工作状况良好。     

一种新颖结构的高温超导信道滤波器设计

文章提出了一种新颖结构的高温超导信道滤波器设计方法,采用Sonnet软件进行微带电路的全波电磁场仿真.设计了一个一分二的高温超导信道滤波器,信道滤波器工作在S波段,每个信道的相对带宽约为0.4‰,采用的材料为多源热共蒸发法制备的DyBCO双面超导薄膜,衬底为0.5mm厚度的氧化镁.本文给出了本信道滤波器的等效电路、理论曲线、耦合参数和模拟仿真结果.     

雷达用超导接收前端电磁兼容设计

超导接收前端与常规接收前端相比有着极低的噪声系数和极高的带外干扰抑制能力,可应用于通讯和雷达领域接收机抗带外频率干扰。分析了某型雷达用超导接收前端系统的电磁兼容设计方法,结合工程实际,对电磁兼容设计方法在超导接收前端系统中的应用进行了详细论述。     

电动汽车无线充电枪及特性研究北大核心

提出了电动汽车无线充电枪概念。考虑到高温超导线圈的品质因数高于铜线圈,在提出的电动汽车无线充电模式中采用高温超导线圈作发射线圈,铜利兹线圈作接收线圈。在COMSOL中建立超导发射线圈恒流模式下与铜利兹接收线圈的二维磁场-电路多场耦合模型,仿真分析了系统功率及传输效率随接收线圈半径的变化规律,以及发射线圈、接收线圈不同半径比下,系统功率及传输效率随负载电阻的变化规律,为电动汽车无线充电系统的具体参数设计提供了依据。     

高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析北大核心

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。     

高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。     

L波段超导接收机前端设计

文中介绍采用集成化、模块化的设计思路和方法,研制了一种高度集成的L波段雷达超导接收机前端。以一体式超导开关滤波放大组件为核心部件,突破了超导-低温器件的小型化集成等关键技术,并实现超导接收前端12个信道的步进调谐选择功能,同时将整个前端的降温时间缩短至一小时内。样机与雷达系统进行联试及试用结果表明,该样机能够有效抑制雷达接收机带外干扰信号,提高了雷达目标探测能力。     

基于时反镜能量检测法的循环移位扩频水声通信

海面的起伏和多普勒效应使得接收信号的载波相位发生跳变以及水声信道的多途扩展使得接收信号波形发生畸变,这严重影响循环移位扩频系统的性能.本文提出循环移位能量检测器算法,通过检测循环移位匹配滤波器的输出能量对系统进行解码,可有效解决载波相位跳变对循环移位扩频系统的影响;将时间反转镜技术与循环移位能量检测器相结合,进一步提出时反镜能量检测器算法,利用已检测到的符号对信道进行实时估计并进行时反处理,抑制了水声信道多途扩展的影响,保证了循环移位扩频系统可在低信噪比条件下工作.通过大连海上试验以及莲花湖湖上试验验证,在复杂水声信道多途扩展、载波相位跳变和低信噪比条件下实现了低误码水声通信.     

超导滤波器、超导卫星接收机和超导气象雷达的研究进展

近年来，国际上高温超导微波器件的应用取得了重大突破，国内的高温超导微波应用也取得了重要进展．文章回顾了中国科学院物理研究所在探索具有高性能的高温超导滤波器以及同一芯片上不同类型超导滤波器的集成等方面的一些进展，其中部分滤波器分别在相对带宽（优于0．25％）、返回损耗（优于-22．5dB）、带边陡度（例如大于140dB／MHz）、指定频段的抑制（超过110dB）等方面显示了优异的性能．对于在国内进行的首次高温超导滤波器空间环境模拟试验、首次使用高温超导滤波器子系统的卫星接收机前端地面试验和首次使用高温超导微波子系统的气象雷达的现场试验，文章也做了介绍．     

近距离LED光通信直视信道模型研究

利用高斯拟合函数确定了小发散角LED的类高斯发光模式,并根据光辐射特性和发光模式建立了LED直视信道模型.实际测量了服从朗伯、类高斯发光模式的多种多波段LED的接收光功率与信道参数的关系.实验结果表明,接收光功率的实测值与信道直流增益计算的理论值的平均相对误差小于±6%,该结果验证了本文提出的直视信道模型的正确性.     

相干水声通信幅相加权空间分集均衡算法

水声信道的典型特点为多普勒频移严重、可利用带宽窄以及强多径干扰。空间分集均衡技术是相干水声通信中克服信道多径干扰,消除码间干扰的一种有效手段。为了极大化地输出阵增益,结合无源相位共轭方法和多通道均衡算法,本文设计了组合信噪干比的全新信道评价方法。利用改进的Sigmoid函数对各通道接收信号的幅度进行加权处理;采用二阶锁相环跟踪各通道信号的相位变化,实现各通道信号同相累加。将各通道低通滤波后的信号能量归一化,采用了分数阶-判决反馈分集均衡器,加入各通道权重系数实现了水声通信系统的分集均衡接收。仿真结果和湖试数据处理结果均表明,优化的幅相加权分集均衡接收算法能抵消多径和噪声的干扰,性能优于等增益合并接收算法。湖试数据处理结果误码率降低了1.8%。      

场效应器件低温特性与低噪声放大器

高温超导滤波器与低噪声放大器(LNA)组成的射频接收机前端设备具有高选择性、高灵敏度和极低的噪声,因而展现出广阔的应用前景.本文研究了场效应器件的低温物理特性和电学参数,研制了一种适用于高温超导微波接收系统的低温低噪声放大器,在60K工作温度下,具有很好的噪声特性.包括高电子迁移率场效应晶体管在内的元件参数均在60K温度下进行了实际测量.放大器的各项指标与设计值吻合,工作频段为800MHz～850MHz,增益大于18dB,输入输出驻波比小于1.2,噪声系数小于0.22dB.     

大气激光通信中多光束传输性能分析和信道建模

多光束传输技术是克服大气激光通信中大气湍流效应的有效途径之一。首先从理论上分析了大气湍流对多光束大气激光通信系统性能的影响和多光束大气传输的光强起伏特性,然后利用统计分析的方法,建立了一个以传输距离z、光束数目n、发射孔径之间的距离St、接收孔径Dr等为参量的多光束大气传输信道模型。最后,结合相关文献提供的实验结果对该信道模型进行了实验验证和误码性能分析。结果表明,当S1≥√λz或Dr远大于大气湍流相干长度ρo时,随着n的增大,接收光强将趋于对数正态分布．降低了大气激光通信系统的误码率,从而验证了多光束传输对于克服大气湍流影响的有效性。     

高温超导微波器件在移动通信中的应用

高温超导微波器件在移动通信基站的应用,蕴涵了巨大商机.由高温超导滤波器、低噪声前置放大器以及微型制冷机组成的高温超导移动通信基站接收机前端子系统,将给移动通信基站的性能带来极大的提高.目前,全球已出现一批专业化商业公司.美国已有近2000套高温超导子系统产品在基站做商业运行;欧洲和日本也已完成样机研制.中国科学院物理研究所在2001年初完成了我国第一台高温超导移动通信基站原理性样机.     

高温超导微波器件在移动通信中的应用

高温超导微波器件在移动通信基站的应用，蕴涵了巨大的商机。由高温超导滤波器、低噪声前置放大器以及微型制冷机组成的高温超导移动通信基站接收机前端子系统，将给移动通信基站的性能带来了极大的提高。目前，全球已出现一批专业化商业公司。美国已有近2000套高温超导子系统产品在基站做商业运行；欧洲和日本也已完成样机研制。中国科学院物理研究所在2001年初完成了我国第一台高温超导移动通信基站原理性样机。     

适用于雷达系统的高温超导窄带滤波器

对雷达系统,通过在接收前端安置高Q、窄带、高带外抑制的滤波器,可以有效减少信号间的干扰,由此可见高性能的滤波器对于雷达系统来说,具有重要作用.与常规滤波器相比,高温超导滤波器具有带边陡峭、插入损耗小、带外抑制高、可以设计极窄带等特点.在本文中,我们设计加工了一种高性能的12阶切比雪夫(Chebyshev)高温超导带通滤波器,其中心频率为1341兆赫兹、带宽为5.035兆赫兹,可用于雷达系统.在滤波器设计中,我们用Sonnet软件对滤波器进行了仿真计算.最后滤波器在以氧化镁为衬底的双面超导薄膜上制作,衬底直径为2英寸、厚度为0.5毫米.测试结果表明,该滤波器符合设计要求,具有很好的选择性和带外抑制.     

高温超导组合滤波器的研制

为满足射电天文观测接收系统的工程应用,在高温超导带通滤波器频段(1.2GHz-5GHz)内要求实现部分频段(1.8 GHz-2.6GHz)带阻滤波功能。采用带通滤波器和带阻滤波器串联组合的集成化设计方法,通过折叠微带线、终端短路等方式对滤波器进行小型化设计。通过理论计算和模拟仿真,最终设计并制作出符合指标要求的高温超导组合滤波器,测试结果与仿真计算一致,满足工程应用需求。