螺旋波导压缩频率调制脉冲的初步研究

利用螺旋波导对频率调制脉冲进行压缩可大幅度提高脉冲峰值功率。利用所编Matlab程序对螺旋波导的色散特性进行了计算和分析,获得了波纹幅度和纵向周期长度等结构参数对其色散特性的影响规律;给出了脉冲功率压缩比的计算公式,对不同脉宽和频带宽度、不同频率调制形式的微波脉冲通过螺旋波导后的功率压缩比进行了计算和分析。计算表明：脉冲的频率调制形式对功率压缩比影响较大;相同频率调制形式下,脉冲长度越长,工作频带越宽,功率压缩比越高。为了获得尽可能高的功率压缩比,需对脉冲的频率变化方式进行调节,使其与螺旋波导色散特性匹配。同时还需要在高的功率压缩比和高的压缩效率之间做出权衡。计算得到,当注入脉冲的脉宽为40 ns、工作频带为8.8~9.5 GHz、频率调制形式与螺旋波导色散特性匹配时,功率压缩比达到了15,压缩效率约为40%。     

基于随机耦合模型的系统级电磁环境效应分析

通过宽频带电磁环境下计算机机箱关键部位感应电压统计分布的实验验证和基于随机矩阵理论的耦合模型的理论计算研究,给出了随机耦合模型(RCM)的应用流程和计算方法;就散射系数、归一化散射和归一化阻抗矩阵的统计特性进行了理论和实验研究,实验测量结果与理论分析结果非常一致;针对RCM的应用进行了初步分析,验证了随机耦合模型在复杂电磁环境下系统级效应分析和预测的适用性。结果证明此方法尤其适用于大型的具有非平行面封装腔体电子设备的电磁兼容、效应及评估等研究。     

高功率微波介质窗表面矩形槽抑制二次电子倍增

为深入研究高功率微波(HPM)作用下介质窗沿面击穿破坏的物理机制,探索提高闪络场强阈值的方法和途径,开展了介质窗表面矩形刻槽抑制电子倍增的理论与试验研究。首先根据动力学方程建立了介质窗表面电子倍增模型并分析了介质窗槽内电子运动轨迹,考虑了矩形槽结构对表面微波电场的影响,理论分析表明在闪络击穿的起始和发展阶段矩形槽可有效抑制电子倍增。在S波段(2.86 GHz,脉宽1 s)下开展了介质窗表面矩形刻槽的击穿破坏试验,试验结果发现表面矩形刻槽可大幅度提高微波传输功率,在槽深(1.0 mm)一定时不同的刻槽宽度(0.5 mm和1.0 mm)对应的微波功率抑制范围不同。采用PIC-MC仿真模拟槽内倍增电子的时空演化,仿真结果很好地验证了试验现象。     

高功率微波效应的多层次多物理场协同算法

针对半导体器件、电路、电子系统的高功率微波效应,提出了一套全新的多层次多物理场协同计算方法。该算法基于半导体器件的物理结构模型,联立并求解由电磁场、半导体物理和热力学方程构成的多物理场方程组,实现了器件级高功率微波效应的仿真;通过器件多物理场仿真和电路仿真的协同计算完成电路级效应仿真;最后进行电路效应和电磁环境的协同计算,获取由多个电路、外壳封装、孔缝和线缆等组成的电子系统的高功率微波效应数据。介绍了该算法的原理和流程,以商业PIN二极管为例,计算了该器件及组成限幅器电路的温度效应、正向恢复特性、半封闭腔体内空间微波辐射等效应,通过与实验测试的对比验证了算法的正确性,同时对效应现象给出了物理机理解释。     

概率神经网络在高功率微波探测数据处理中的应用

为了更好地处理高功率微波探测过程中产生的样本数据,在深入分析高功率微波特性参数的基础上,建立一个高功率微波器件特征参数库,并结合概率神经网络系统建立了一个高功率微波探测预测模型。通过部分学习样本和非学习样本进行预测,预测结果证明该模型能够基本再现原始数据,同时,对非样本数据有着较好的预测能力。这一数据处理方法在处理复杂样本、模式分类和判别过程中具有较高的实用性和实时性,能够在高功率微波探测数据的数据分类、结果预测等方面得到较好的应用。     

高功率双频宽谱平面倒F天线设计分析

设计了一种双频带的高功率宽谱平面倒F天线。在矩形贴片上开L形槽实现天线双频辐射。采用圆锥过渡实现同轴馈线到平板之间的宽带阻抗匹配;通过折叠振子电容加载和合理增加天线高度和宽度实现天线宽带设计。经过优化设计,实现了274 MHz和680 MHz的双频输出,反射系数S11不超过-6 dB的低频带宽和高频带宽分别达到14.6%和20.1%。天线的低频和高频增益分别达到4.4 dB和4.6 dB,对应辐射效率分别达到98%和99%。主辐射方向上的低频和高频远场辐射场与距离乘积与馈入宽带脉冲幅度比值分别为1.07和1.14。对天线的高功率容量进行了设计,将天线置于充0.2 MPa压力SF6气体的增强尼龙箱体中,天线可承受200 MW宽谱高功率微波。     

圆波导TM01-矩形波导TE10模式转换器

设计了一种高功率圆波导TM01-矩形波导TM10模式转换器,可以实现圆波导TM01模式与矩形波导TM10模式之间的相互转换。仿真结果表明：中心频率为9.7 GHz时该模式转换器转换效率大于99.99%,回波损耗小于-40 dB,转换效率大于90%时的带宽大于0.4 GHz。调节底面短路圆波导长度可以实现模式转换器在9.2~10.1 GHz范围内调谐(模式转换效率大于99%)。在圆波导和耦合段连接处引入倒角可有效降低场强,提高功率容量,注入功率0.7 GW,其表面场强小于1 MV/cm。     

脉冲微波对雄性大鼠生殖系统及其子代的影响

采用2.71 GHz脉冲微波（脉冲场强为48 kV/m,脉宽为750 ns,脉冲个数分别为200个1次、200个10次、200个20次）辐照SD雄性大鼠和孕鼠,利用流式细胞术、计算机辅助精子分析系统及水迷宫实验分别检测了精子发生过程中生精细胞DNA损伤情况、附睾内精子活力参数变化及子代学习记忆功能。结果表明：2.71 GHz脉冲微波单次辐照会对雄性大鼠的生精过程产生一定的影响,但对附睾内精子质量无明显影响,而多次辐照对精子质量的影响具有累积效应;亲代大鼠在受照后,其子代的生长在短期会受阻,且学习、记忆能力也会受到一定的影响。     

气相色谱-质谱联用技术用于利尿剂的快速初筛和确证

利用微波辅助衍生及宏程序技术,对反兴奋剂条例的禁用列表中的一系列利尿剂药物进行了研究。建立了同时分析尿样中9种利尿剂的气相色谱-质谱联用(GC/MS)测定以及抽检尿样的初筛、确证的新方法。在GC-MS的选择离子监测(SIM)模式下,所建立定量方法的检出限为0.3~6.6μg/L;尿样中的提取回收率为37.6%~96.8%;RSD小于9.7%。由于采用了微波衍生样品前处理技术和宏程序数据处理方法,显著提高了分析效率,不但检测灵敏度完全能满足国际奥委会的要求,而且检测时间缩短3 h以上。方法成功地应用于口服吲达帕胺后尿样的检测,探讨了人尿中吲达帕胺代谢情况,有效进行兴奋剂监控提供了依据。     

微波辅助萃取-HG-AFS测定土壤中无机砷

采用微波辅助萃取分析物,联合原子荧光光谱技术,建立了微波辅助萃取-HG-AFS测定土壤中无机砷的分析方法。用正交试验设计结合单因素试验优化了样品粒度、萃取温度、萃取时间、固液比等微波萃取条件,研究了共存离子对无机砷测定的干扰情况。方法的线性范围为1.0~160.0μg/L,无机砷的检出限为0.20μg/L,相对标准偏差为0.3%,样品回收率为93.0%~98.5%。用本法分析3个不同产地有代表性土壤中无机砷量。