基于3-D打印技术的新型微波/毫米波无源波导器件

综述了近年来基于多种3-D打印工艺的微波直至太赫兹频段无源波导器件的发展研究现状,并介绍了作者所在小组研制的多个基于立体光刻3-D打印工艺的滤波器(包括基于新型高Q值单模和双模球形腔体谐振器的X频段带通滤波器以及基于裂缝波导和紧凑片上结构的W频段带通滤波器).这些滤波器射频性能的测量与仿真结果吻合良好.与相同形状的铜制器件相比,采用非金属材料的3-D打印器件的重量减轻了80%以上,并保持了优良的射频性能.     

稳恒磁场设计及电流强度对激光熔覆Fe55涂层微结构的影响

利用自行设计的稳恒磁场装置以辅助激光熔覆工艺,通过调节电流强度获得相应的稳恒磁场作用于激光熔池,在45钢基材表面制备了Fe55合金涂层。借助扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）等表征手段分析了稳恒磁场作用下Fe55合金涂层的微观形貌、化学组成和物相结构。结果表明,Fe55合金涂层主要由-（Fe,Cr）和（Fe,Ni）固溶体、（Cr,Fe）23C6碳化物及少量Cr9.1Si0.9组成。与未施加磁场相比,稳恒磁场作用下的激光熔覆Fe55涂层,枝晶间Cr元素含量更高,枝晶内Fe元素含量也有所增加。稳恒磁场在一定程度上促进了激光熔池中的传质过程,有助于Fe,Cr元素扩散和（Fe,Cr）固溶体的形成。当电流强度为4.0 A时,外加磁场大大降低了熔池内固-液界面前沿的温度梯度,增加了液态金属熔池的形核率,涂层中大量柱状枝晶和树枝晶转变为方向各异的等轴晶,涂层组织得到了明显优化。     

基于MATLAB的腔体滤波器耦合矩阵诊断调试

根据柯西法提取耦合系数,结合遗传优化算法构建滤波器耦合矩阵的诊断模型,并在Matlab中编程实现了腔体带通滤波器的诊断。通过诊断即从仿真或测试的滤波器S参数中提取的耦合矩阵,与综合的理想耦合矩阵进行比较,对滤波器下一步调谐的方向和幅度进行指导。以一个七阶交叉耦合腔体滤波器的研制为例,通过Matlab与HFSS联合仿真,诊断优化后的回波损耗满足预期指标,验证了该诊断方法的有效性。     

聚氨酯基吸波涂层的仿真分析与实验验证

基于FEKO仿真软件,建立以金属平板为背衬、吸波涂层为面板的仿真分析模型。通过计算不同吸波涂层厚度条件下仿真分析模型的RCS值,分析涂层厚度对其吸波性能的影响,确定了满足X波段吸波要求的涂层厚度范围。根据仿真结果,进一步制备了相应厚度的聚氨酯基吸波涂层进行实验,并将其实测反射率与仿真反射率进行对比。结果表明：以导电炭黑（质量分数5%）、羰基铁粉（质量分数75%）为吸波剂的聚氨酯基吸波涂层能有效降低金属平板的RCS值,平均降幅大于5 dBsm。当聚氨酯基吸波涂层厚度为1.6 nm或1.7 mm时,其反射率低于–10 dB的频率范围涵盖整个X波段。通过EFKO仿真软件对吸波材料进行辅助设计,具有良好的精度,可为吸波材料的优化设计提供参考。     

不同吸光涂层对激光微织构加工性能影响研究

为了提高激光微织构加工效率和改善微织构加工质量,采用W-71s型喷枪在GCr15轴承钢表面分别喷涂用黑漆、水玻璃、黄料、磷酸锌和石墨制备的涂层。利用Nd:YAG激光加工机对其进行激光微织构加工,使用3维形貌分析仪对微凹坑的形貌进行了检测。结果表明,与无涂层试样相比,采用水玻璃和黄料涂层试样表面蚀除凹坑体积均增加,凹坑边缘熔渣体积均减少,其中黄料涂层表面蚀除凹坑体积增加了29.4%,水玻璃涂层凹坑边缘熔渣体积减少了64.9%;在一定条件下,复合涂层相比单一涂层具有更好的激光加工性能,其中黄料与水玻璃复合涂层的性能最为显著,与未经涂层的相比,凹坑蚀除体积增加了47.1%,凹坑边缘熔渣体积减少了43.2%。这一结果对提高激光微织构加工效率、改善微织构加工质量具有一定的指导意义。     

一种新型宽带金属腔体天线

介绍了一种新型宽带金属腔体天线。天线采用纯金属设计,天线包括扁盒状空心的金属腔体与一层金属盖板,金属盖板上开工字形缝隙与‘［］’形缝隙,分别谐振于不同频率。腔体有效展宽了天线的阻抗带宽,使天线实现良好的宽频带特性,43%工作带宽内驻波比小于2,天线剖面约为低频波长的1/6,具有低剖面的优点。对X波段8×12单元实验阵的测试结果表明,该天线在43％的频段内具有良好的阻抗匹配性能及较高的工作效率。天线具有结构简单、材料单一、易加工、强度高、散热性好、环境适用性强的特点。     

扫描速率对激光熔覆Cu80Fe20偏晶涂层组织与耐磨性能的影响

采用激光熔覆技术制备了Cu80Fe20偏晶涂层,研究了扫描速率对液相分离特征以及偏晶涂层显微硬度、耐磨性能的影响。研究结果表明:Cu80Fe20偏晶涂层内出现了分层现象,大量由体心立方结构α-Fe、面心立方结构γ-Fe组成的富铁颗粒弥散分布于上层的面心立方ε-Cu基体内,大量面心立方ε-Cu富铜颗粒分布于下层的α-Fe基体内;随着激光扫描速率增大,激光熔池的冷却速率增大,富铁颗粒粒径逐渐减小,面密度逐渐增大,相邻富铁颗粒间的间距减小,富铁颗粒对铜基体的阴影保护效应增强,使得偏晶涂层的显微硬度与耐磨性能增加,且均优于黄铜。     

LiFePO4涂层厚度对锂离子电池电化学性能的影响北大核心CSCD

以LiFePO4为正极材料制备不同电极涂层厚度的扣式半电池,利用恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等测试手段对电池电化学性能进行了测试,探讨了涂层厚度对电池充放电性能、循环性能、阻抗等的影响,并结合阻抗谱图拟合分析Li+在极片内的扩散速率,揭示了涂层厚度影响电化学性能的作用机制。研究结果表明:涂层厚度增加,一方面使得锂离子的传递距离加长,另一方面在同等压实压力作用下得到的涂层孔隙率有所增加,造成实际传质路径减小,因此存在最佳厚度以实现最优电化学性能。在实验研究范围内,当涂覆湿膜厚度为120μm时,锂离子表观扩散系数达1.76×10^-12cm^2/s,表现出最优的电化学性能,1C的充放电倍率下,首次放电比容量可达145.8mAh/g。     

金属腔体多耦合通道电磁特性研究

实际金属腔体常开有多个通道,使得腔内电磁环境变得复杂。以分析腔体多通道耦合电磁特性为出发点,建立平面波入射下矩形、圆柱腔体实例模型,引入对比系数作为评价手段,侧重研究孔缝、贯穿线缆两种耦合通道对腔内电磁场的影响,寻求共性规律。结果表明:腔外线缆长度变化不影响谐振点出现位置,随长度增加腔体屏蔽效能(SE)下降;腔内线缆随长度增加,谐振频率降低,两腔体具有如上共性结论。基于给定的模型及参数设定,通过比较系数可判断矩形腔体450 MHz 之前线缆耦合为主;贯穿线较长时, 510 MHz 之前圆柱腔体线缆耦合为主;贯穿线较短时,两个局部频点之外的其它频段孔缝耦合为主;涂覆磁损耗型吸波材料提升腔体SE 效果最好,且SE越低,提升效果越明显。     

声能量收集器的研究综述

声能是环境中普遍存在的一种能量形式,如何收集并应用这一能量成为当下研究热点。介绍了亥姆霍兹谐振腔、声晶体谐振腔、四分之一波长谐振腔以及其他非腔体结构声能收集系统的结构及其优化方案。实验结果表明,与亥姆霍兹谐振腔相比,使用同等尺寸的声晶体谐振腔能获得更高的能量收集效率,而四分之一波长谐振腔能以更小的体积收集同样的声能。另外,结构优化和耦合设计可以极大地提升能量收集效率。许多非腔体结构的设计也有着不错的应用前景。