摘要：结构光三维成像中广泛使用的数字光处理(DLP)投影仪存在结构复杂、设备体积大及投影非线性等问题,制约了结构光三维成像在高探测精度、小探测场景领域的应用。提出了一种集成超表面阵列和微机电系统(MEMS)二维扫描平台的结构光投影芯片设计。设计了基于几何相位原理的超表面阵列,用于生成格雷码和相移法混合编码结构光条纹。通过二维扫描平台突破单一静态超表面的限制,实现了基于时间编码的结构光条纹投影。结果表明:所设计的超表面结构对入射光具有良好的线性相位调制能力,光源转换效率为88.61%;生成的相移条纹符合正弦分布特性,很好地解决了DLP投影非线性问题;产生的条纹宽度均匀,最小宽度为2 mm,探测精度可达亚毫米级。有限元分析结果表明:所设计的二维平台的最小模态频率为511.91 Hz,抗干扰能力强,响应时间为2.4 ms,帧率为333 Hz,投影速率高。芯片尺寸为3 mm×3 mm。最后设计了芯片的集成制造工艺流程,为高探测精度、高投影速率微型化投影设备的制造提供了理论模型和系统解决方案。

摘要：为满足现代无线通信系统小型化、集成化、低成本和高性能的需求,提出了一种新型的可重构功率放大器结构。该结构设计的输入匹配网络,能够实现1~3 GHz频段内的良好匹配;输出匹配网络将可重构技术和滤波匹配技术相结合,通过分布式PIN开关连接不同的滤波匹配电路,实现信号在多通道内高效的放大特性和工作频带的高选择性输出。采用CGH40010F GaN晶体管设计并加工了一款工作在1.5、1.8、2.4、2.6 GHz的功率放大器,其带宽约为200 MHz,通带外信号衰减可达-30 dB。通过测试,该功率放大器的饱和输出功率为40 dBm,增益维持在10 dB左右,最大功率附加效率(power added efficiency, PAE)可达到63%,实测结果与仿真结果具有较好的一致性。本文结构降低了电路复杂度和设计难度,具有高效率、高选择性等优势,为设计宽频带多功能可重构功率放大器提供了一种可行的方案。

摘要：三维物体的空间结构复杂,光波场很难用具体的函数准确描述,三维显示非常困难。提出一种硅基微机电系统(MEMS)二维扫描平台与超表面元件集成的三维显示技术,利用视觉暂留特性,建立快速三维显示扫描片上结构,理论上实现了物像信息的三维图像的重构。利用层析法实现物体的三维显示,采用Gerchberg-Saxton(GS)算法获得单层二维图像单元相位值,建立基于几何相位原理的二维超表面结构,获得了二维全息平面像。依据空间、时间序列构建了由离散的多层超表面二维全息像形成的物体三维显示。结果表明:所获得的二维全息像峰值信噪比大于20 dB;所设计的片上二维扫描平台在0.1 s内能够完成9幅二维全息像的叠加,三维显示的帧率达11 frame/s。研究成果为快速调制的三维显示提供了微型化的系统级解决方案和理论模型。

摘要：为避免通信过程中所存在的窄带通信频段的干扰,提出一款具有小型化四陷波特性的超宽带(ultrawideband,UWB)天线。该天线的辐射贴片采用半圆与矩形构成的特殊图形,并进行切角,在接地板的改进中采用可以有效扩展该天线在高频带宽的阶梯型结构。为了达到小型化以及四陷波特性,在尺寸仅为19.5 mm×18 mm×1.6mm的天线的辐射贴片上进行陷波处理。仿真表明:此天线在4.1~4.5 GHz、4.9~5.85 GHz、7.15~7.75 GHz、以及7.96~8.55 GHz的频段回波损耗大于-10 dB,能够有效抑制数字微波通信频段波段、WLAN波段、X波段以及国际电信联盟波段对于信号传输的干扰,陷波后天线工作带宽达到3.5~10.6 GHz,可以广泛投入到UWB通信的应用,且陷波特性良好,四陷波特性也扩大了通信应用的领域,可以满足多种超宽带通信系统的应用。

摘要：设计了一款具有五陷波特性的小型化超宽带天线,通过改变陷波结构参数和分析天线表面的电流分布,研究了陷波结构对超宽带及陷波特性的影响。天线尺寸仅为25 mm×20 mm×1 mm。辐射贴片由矩形和圆形贴片组成,背板通过切角挖槽实现了超宽带特性;添加对称钩型枝节,蚀刻U型槽及3类U型槽产生5个陷波。天线的工作带宽在3.8~16 GHz。有效抑制了国际卫星波段(4.5~4.8 GHz)、WLAN下行波段(5.15~5.35 GHz)、UNII-2c(5.47~5.725 GHz)、WLAN上行波段(5.725~5.825 GHz)、下行卫星系统频段(7.25~7.75 GHz)、上行卫星系统频段(7.9~8.4 GHz)、国际电信联盟频段(8.01~8.50 GHz)的干扰。天线在工作频带内具有全向性,增益平均在4 dBi以上。仿真和实测结果基本吻合,表明该天线可用于超宽带通信系统。

摘要：复合支柱绝缘子伞裙为硅橡胶材料,由于其优异的绝缘性能,越来越多的应用于变电站及换流站内,而现有的复合支柱绝缘子的设计依托原有瓷支柱的试验结果,不具备经济性,需要开展复合支柱绝缘子的外绝缘特性研究,优化特高压站用复合支柱绝缘子伞形结构设计,提升外绝缘特性,降低工程造价。为此开展了4种伞形结构的复合支柱绝缘子人工污秽、覆冰、淋雨试验,并与瓷支柱的试验结果进行了对比。结果表明,复合支柱绝缘子在亲水性下的沿爬电距离的污闪电压梯度与瓷支柱的试验结果无明显差异,而在弱憎水性和憎水性完全恢复下的复合支柱绝缘子较瓷支柱分别提高24.3%~29.8%和58.9%~65.6%;在满足爬电距离要求的基础上,大小伞和一大两小伞均可作为推荐伞形。由于复合支柱绝缘子覆冰闪络电压较污秽、淋雨闪络电压低,设计了一种添加防冰伞裙的特高压复合支柱绝缘子,并开展了特高压支柱绝缘子原件及防冰伞试品人工污秽、覆冰试验,获得了特高压复合支柱绝缘子人工污秽闪络特性、覆冰闪络特性,优化后的特高压复合支柱绝缘子沿爬电距离的冰闪电压梯度可提高27.1%。

摘要：开展绝缘子积污特性研究对污秽外绝缘的设计和运行维护具有重要意义,利用人工积污特性试验装置开展模拟环境下的绝缘子积污试验,可在较短时间内获得绝缘子的积污特性。为此研制了新型人工模拟自然积污试验系统,实现了风、雨、雾、干燥、电压及污秽物浓度等因素的独立控制,提出了人工模拟自然积污的试验方法。人工积污试验结果表明,随着污秽浓度的增加绝缘子表面的积污量趋于饱和,随着风速从2.2 m/s升至7.5 m/s,绝缘子表面污秽度呈现先逐渐增大后减小的趋势,随着时间的增长绝缘子表面积污量呈现初期较为缓慢、中期加快、后期趋缓并逐渐饱和的趋势,相同运行环境下绝缘子下表面积污由重到轻依次为普通、双伞型、三伞型。

摘要：为掌握1000 kV特高压交流双回输电线路跨越500 kV交流线路时,下侧500 kV线路杆塔检修区域电场分布特性,支撑垂直跨越距离的合理配置和人员安全防护,建立交叉跨越杆塔及线路三维电场模型,系统分析了跨越交叉角、跨越高度、偏移距离等条件对下侧杆塔检修区域的空间及带电作业人体表面电场影响。研究结果表明,跨越距离为16 m时,30?交叉角与90?交叉角对比,下侧500 kV塔顶最大场强增大63.1%;在实际工程交叉跨越设计时,建议跨越角度选择垂直跨越;如需在60°和30°交叉角跨越时,检修区域作业人员应佩戴屏蔽面罩。

摘要：特高压交流输电线路Y型绝缘子串在输电走廊紧张、气候条件恶劣的地区应用对于压缩杆塔宽度、高度和提升绝缘子串运行寿命具有重要实用价值。针对特高压交流绝缘子Y型串结构特点,开展了特高压Y型串、V型串和I型串人工污秽试验和电场仿真分析,获得了特高压Y型串的污耐压特性以及电场分布特性。研究结果表明:特高压交流复合绝缘子Y型串污耐压盐密分别为0.1、0.15、0.25 mg/cm2,灰密为1.0 mg/cm2时,单位结构高度下绝缘子50%耐受电压与盐密之间呈非线性负指数幂关系递减,参数A=95.3,α=0.11,其中复合绝缘子Y型串耐受电压较绝缘子I型串低约20%。该研究成果可用于特高压新型绝缘子Y型串的串型设计,改善绝缘子串绝缘特性,实现新型绝缘子串在后续特高压工程中的逐步应用和推广。

摘要：为获得绝缘子串的50％污耐受电压（U50％）特性及相关的海拔修正系数,利用大型人工环境气候实验室,开展了300 kN双伞型瓷绝缘子（XWP2-300）串在模拟海拔下（0～4 000 m）的交流人工污秽试验.研究结果表明：在不同的模拟海拔高度下,U50％与附盐密度（SDD）ρSDD之间的关系可用相同的方程式表达;由于大雾室内润湿的非均匀性,试验所得U50％与串长的关系呈现弱非线性;相同盐密条件下,绝缘子串在不同安装方式下的U50％几乎相同;盐密对U50％的气压影响特征指数n有影响,重盐密下的n值较轻盐密下的小;串长对n值无影响,相同盐密下不同绝缘子串长的n值相同;绝缘子串型对n值有影响,单I悬垂布置、V型串布置和耐张布置时的n值依次减小.论文研究成果对高海拔地区交流特高压工程污秽外绝缘设计具有重要的指导意义.