设计了一种基于尺寸渐变超表面的宽带高增益低剖面天线，该天线由双层超表面和一层微带缝隙组合而成。双层超表面由分别印刷在 2个介质板上的尺寸渐变六边形阵列贴片组成,贴片之间存在非等距间隙。超表面单元尺寸渐变设计能够使天线产生多个邻近的谐振点，从而展宽带宽。通过改变超表面天线尺寸结构，分析天线的宽带辐射特性。为获得最佳宽带性能，采用遗传算法优化天线几何参数。制作并测试了一款边长为 43.3 mm，厚度为 4.853 mm的样本天线用于验证仿真结果。实测结果显示，该天线-10 dB阻抗带宽达到了 54%(3.99~6.93 GHz)，最高增益达到 12.05 dB，在 4~6 GHz范围内增益保持在 8 dB以上。该天线实现了宽频带、高增益、低剖面的特点，适用于宽带高速率无线通信的诸多领域。

微波加热作为一种快速、高效、清洁的加热方式，在材料处理领域得到了广泛应用。本文结合金属粉末的微波耗散机理，分析了焊锡膏在微波电场及磁场中的加热特性，通过实验研究了焊锡膏电路在微波电场、微波磁场中的加热效果。实验结果表明，微波电场和微波磁场均可快速加热焊锡膏，但高强度的微波电场容易激发等离子体，灼伤基板; 而微波磁场则选择性地加热焊锡膏，实现快速加热融化焊点的同时保持基板在较低温度。通过对比微波磁场快速融化的焊点与传统方式加热融化焊点的微观结构，发现微波磁场快速加热融化的焊点具有极薄的金属间化合物厚度，有利于提高焊点强度。该研究为柔性等塑料基电路的焊接提供了一种良好的解决方案。

针对压控振荡器(VCO)阵列注入锁定电路复杂和规模受限问题，提出一种 S波段 VCO阵列级联的新方法。通过在多个 VCO之间加入耦合网络，将传统的单级注入改进为级联注入锁定，并通过网络级联方式实现级联级数的扩展。各级 VCO之间通过耦合网络实现级联，首级 VCO通过信号源参考信号进行锁定，次级 VCO耦合前级 VCO射频输出端信号进行锁定，每级均通过 VCO电压调谐端进行注入。注入信号可锁定 VCO输出频率，改善每级 VCO输出相位噪声。通过级间耦合的形式，实现了一个微波源锁定多个 VCO的输出。设计加工了 2种级联注入 VCO阵列， VCO的输出频率与注入信号频率相同，各级 VCO相噪保持一致，当源相噪为-107.28 dBc/Hz时，各级 VCO的输出相噪保持一致，为 -105 dBc/Hz。该注入锁定方式电路简洁且成本低，未来有望应用在相控阵中。

为提高航空甚高频(VHF)通信设备的电磁防护能力, 提出了一种基于 PIN二极管的限幅器。采用先进设计系统 (ADS)仿真研究了不同二极管级数对限幅器插入损耗以及限幅性能的影响, 设计了一款由 PIN对管并联结构、集**数定向耦合器、整流电路与匹配电路相结合的半有源式限幅器, 通过将部分干扰信号转变为直流的方式, 为二极管提供偏置电压, 降低限幅器的限幅电平。性能测试结果表明, 在 118~136 MHz的频率范围内, 半有源式限幅器的插入损耗小于 1 dB, 输入输出端口的回波损耗大于 20 dB, 限幅电平小于 7.5 dBm, 功率容量大于 25 dBm, 实现了低插入损耗与高限幅性能。

设计了一种适用于 2G/3G/4G/5G移动通信的小型宽带 ±45 °双极化基站天线。该天线由 2对偶极子辐射片、2条微带馈线和 1块反射板组成, 辐射臂和微带馈线采用双面印刷工艺印刷在 0.8 mm厚的 FR4板, 并固定放置于开有圆形槽的反射板上。对天线实物进行加工测试, 测试结果表明, 端口 1工作频段为 1.82~3.60 GHz, 端口 2工作频段为 1.64~3.41 GHz; 工作频段内, 反射系数小于-10 dB, 端口隔离度优于 18 dB; 交叉极化比在视轴方向大于 17 dB, ±60 °方向大于 15 dB; 半功率波束 65 °左右, 前后比优于 18 dB, 测试和仿真结果较吻合。所设计天线带宽宽, 尺寸小, 且制作工艺简单, 成本低廉, 适合批量生产, 应用于 5G移动通信基站中。

设计了一种覆盖 X频段的双圆极化天线, 通过 1个 3 dB电桥分别给 2个垂直交叉放置的 Vivaldi天线馈电来实现双圆极化。为了实现宽带小型化, 在 Vivaldi天线表面开槽并且电桥采用耦合形式实现。仿真结果表明, 所设计的天线整体尺寸为 0.48λ×0.48λ×0.5λ(λ对应最低频率处波长), 能够在 8~12 GHz的频带内实现天线驻波比 (VSWR)<2, 轴比为 3 dB, 带宽为 40%的左旋和右旋圆极化。

采用电磁范数对系统电磁脉冲(SGEMP)脉冲电流注入(PCI)波形参数的确定方法进行研究。负载分别为高阻和低阻时, 对 SGEMP敏感端口响应典型波形进行电磁范数参数化表征, 综合考虑等效波形的上升时间、峰值、携带的能量和电荷量与响应波形的差异情况, 开展了 PCI等效波形参数研究。仿真结果表明, 方波等效波形可以很好地模拟出响应波形, 等效波形与响应波形的峰值一致, 频谱特征近似; 等效波形的上升时间、携带的能量和电荷量等参数通过调整脉宽即可实现与响应波形一致。因此, 可采用电磁范数对 SGEMP响应波形进行参数化表征等效, 获得的等效波形容易在实验室生成, 从而为采用电流注入方法开展 SGEMP研究提供一种新的途径。

为更好地表征 5G基站电磁辐射水平, 本文针对电磁辐射预测方法进行研究, 提出了一种基于广义回归神经网络 (GRNN)模型的基站电磁辐射环境表征方法, 对基站周围的理论最大辐射点接地平面处的瞬时宽带电场强度进行预测。在给定天线发射功率、5G基站与其理论最大辐射点的距离和数据传输时间的情况下, 利用 80%的数据作为训练集, 20%的数据作为测试集, 所得平均绝对百分比误差(MAPE)为 0.087 1, 运行时间为 3~5 min, 表现出较好的预测精确度和较快的运行速度。与其他模型进行对比, 预测精确度和求解效率大幅提高, 且随着基站周围区域面积增大, 优势愈发明显, 具有很好的场景适用性。

为使高频高速大功率收发(T/R)组件在复杂电磁环境下可靠稳定工作, 本文对组件的开关控制、组件电源与地、组件布局与屏蔽等进行分析, 提出了注意要点, 并给出了设计方法。在 T/R组件开关控制设计中, 通过一对延迟与共轭延迟电路保证收发时间长于驱动开关时间, 解决共模干扰问题; 通过脉宽检测及最高切换速度约束, 解决差模干扰问题; 在组件电源与地的分析中, 着重强调了接地间距不超过信号波长的 1/20。在布局与屏蔽的设计中, 着重分析了腔体谐振波长。文中给出了实例模块, 并就上述 3点设计要点进行了对照分析, 达到在复杂电磁环境下 T/R组件稳定可靠工作的目的。

介绍并分析了一种新型的电介质基底, 旨在提升微波加热的温度分布均匀性。该基底为非轴对称结构, 由 FR-4环氧玻璃纤维板与氧化铝制成, 其几何参数的选定是以降低球形介质样品的平均温升变异系数为目的。为探究电介质基底对微波加热均匀性的影响, 采用球形马铃薯为研究对象, 利用 COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件模拟微波加热过程, 并计算马铃薯的平均温升变异系数。仿真结果表明: 相比于不加载基底直接加热, 加载电介质基底加热的马铃薯样品的平均温升变异系数降低了 40%以上。最后, 进行实验测试验证计算的有效性, 实验结果表明: 实验测试与仿真计算结果一致, 温度上升曲线吻合较好, 使用该电介质基底可以有效改善微波加热的均匀性。