概述了微波无线能量传输系统的研究现状及其基本原理, 从可提高波束能量的一些特殊口径场以及先进的天线技术角度, 分别按 Whisper波束、超增益天线、平顶波束、聚焦天线技术、非衍射天线进行介绍。最后对微波能量传输系统中发射技术的未来发展趋势进行了展望。

管道运输安全是国民经济和人民生活的重要保障，管道泄漏监测成为管道运输安全中需要解决的一大难题。本文提出了一种基于分布式光纤振动传感（DVS）系统实现管道泄漏监测的多维空间数据融合算法，将传感光缆固定在管道侧面，通过DVS系统拾取管道泄漏信号，分别根据时间窗和空间分辨率对管道泄漏信号进行时空域平均，设定合适阈值完成管道泄漏监测报警。实验中对单点泄漏以及多点泄漏进行了测试，单点管道泄漏信号信噪比提升了4.5 dB，单点管道泄漏报警率最高提升了19.53 %，多点管道泄漏报警率最高提升了2.29 %，实现了对加压0.2 MPa管道泄漏的实时监测报警。

提出了一种基于双层结构的双频滤波天线，工作在 n77/n78/n79频段。该天线由上层基板的 2个矩形辐射贴片和下层基板的阶跃阻抗谐振器、2个“L”型枝节组成。2块介质基板材料均为 FR4，且通过探针相连。上层介质基板上的 2个矩形辐射贴片激发 2个谐振模式，其中高频谐振用于形成 n79频段，低频谐振用于形成 n77/n78频段。为了获得双通带滤波效果，在下层介质基板中引入阶跃阻抗谐振器，在 2个频段间形成带外辐射零点。此外，下层基板上的“L”型枝节可以引入额外的谐振点来扩大天线的带宽。该结构经过高频仿真软件(HFSS)优化，其仿真结果和测试结果均在 3.37~3.53 GHz(n77/n78)，4.55~4.64 GHz(n79)2个频段范围内，可用于 6 GHz以下 5G的无线通信应用。

提出了一种快速开启的低触发改进型DTSCR(MDTSCR)。该MDTSCR是在传统DTSCR基础上加入电流增益放大模块,大幅提升了寄生双极型晶体管的电流增益,降低触发电压,提高了器件的开启速度。实验结果表明,在28 nm CMOS工艺下,与传统DTSCR相比,该MDTSCR的开启时间缩短了52%,触发电压从5.5 V下降到4.5 V。该MDTSCR通过调整二极管数目适应28 nm CMOS工艺不同的设计窗口,获得了最优的防护性能。

针对光纤表面等离子体共振传感普遍存在强度脆弱、灵敏度偏低及等离子体激发效率低下的问题, 文章将长周期光纤光栅作为辅助平台, 研究了表面等离子体共振传感器增强灵敏度的途径。在光纤光栅表面传感区域热蒸发一层金膜, 通过调谐输入光纤光栅部位的偏振光模式来实现对外传感性能的增强。选用氯化钠溶液作为外界折射率感应物质, 通过软件进行模拟仿真, 仿真结果表明, 镀金膜前后, 横磁波和横电波的透射功率在空气中分别衰减了4.3和0.3 dB, 在溶液中分别衰减了5.3和2.2 dB。在1.335~1.372溶液折射率变化范围内, 两种偏振光源的折射率灵敏度分别提升了18.7和12.9 nm/RIU。

面向石油化工等领域的气体检测分析应用,本团队采用可调谐激光二极管吸收光谱技术,研制了一种近红外激光甲烷(CH₄)同位素丰度传感器。为了提高同位素丰度的检测稳定性,采用自主开发的双比例阀压力控制模块动态控制气室压强。设定目标压强为13.332 kPa,30 min压强监测结果的均值为13.326 kPa,1σ标准差为25 Pa。为了提高同位素丰度的检测精度,采用线性回归算法替代传统的吸光度峰值比方法,并使用体积分数为5×10 ^-3的标准CH₄气体开展检测实验,将两种方法的检测结果进行了对比。结果表明:使用吸光度峰值比方法得到的同位素丰度(δ¹³CH₄)均值为1.633%,1σ标准差为0.962%,该结果与理论值偏差较大,且稳定性较差;使用线性回归算法得到的1σ标准差为0.367%,均值为-4.652%,与自然界甲烷的同位素丰度结果一致,该算法检测结果的稳定性是吸光度峰值比方法的2.62倍。本文提出的压力控制方案和线性回归算法,为研制可实用化的同位素丰度传感器奠定了基础,在环境保护、资源勘探等领域具有潜在的应用前景。

针对传统微惯性测量单元(MIMU)标定方法过程繁琐、标定周期长且标定设备复杂等问题, 该文设计了一种通过LABVIEW上位机控制小型三轴转台对MIMU进行快速标定的一种方法。首先建立MIMU标定模型, 再通过分别构建陀螺仪和加速度计的卡尔曼滤波器来减小运算量和标定时间。以小型三轴转台的姿态与速度为基准求得速度误差与姿态误差作为观测量, 通过LABVIEW上位机控制三轴转台按照所设计好的标定路径转动, 采集MIMU输出并使用卡尔曼滤波器LABVIEW的子函数(VI)进行MIMU的24项误差参数估计。实验结果表明, 该方法能实现对MIMU中的陀螺仪和加速度计的快速标定, 与传统分立式标定法相比, 其安装误差与常值漂移的精度基本一致, 标定因数相对误差小于0.006, 标定时间由3 h减少至30 min。

目前与互补金属氧化物半导体工艺兼容且具有高发光效率的硅基光源的制作技术尚不成熟,针对这一问题,研究了一种新型多晶硅发光器件。首先研究了该结构在反偏电压下可能存在的各种雪崩模式(带间跃迁、轫致辐射、空穴在轻和重质量带之间的带内跃迁、高场条件下的电离和间接带间重组),对不同雪崩模式下的发光机理进行了理论分析;然后研究了器件内部的空穴和电子在反偏电压下的漂移及扩散情况,指出载流子注入增加了参与雪崩倍增过程的载流子数量,进而使碰撞电离率提高;最后对器件的电场、光谱、电流与光强等数据进行分析,对量子效率和光电转换效率进行计算,验证了所研究结构通过载流子注入实现了碰撞电离率的提高,进而实现了发光效率的提高,其中量子效率为5.9×10 -5,光电转换效率为4.3×10 -6。

提出了一种基于矩量法(MoM)结合多层快速多极子(MLFMA)和自适应交叉近似(ACA)算法计算目标电磁特性的算法，该算法实现了对电大尺寸复合目标散射计算的加速和内存的降低。对于目标自作用的近场 区域，多层快速多极子加速矩量法中的矩阵矢量乘运算，降低了计算的存储和复杂度；对于远场区域，根据阻抗矩阵的低秩特性，采用ACA对其压缩，加速矩阵的填充。矩阵填充按照树形结构划分的单元块间的相互作 用依次进行存储，对每一块与块之间的求解采用ACA算法，对矩阵做压缩处理。提出的基于ACA的混合算法能够对2个目标耦合作用的阻抗矩阵进行压缩，缩短矩阵的填充时间并降低内存需求，同时也能够减少迭代求解 过程中矩阵向量的计算时间，从而极大缩短电磁散射计算的总时间。数值仿真实验表明该算法比传统方法计算更高效，且计算精确度保持一致。