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微波混合集成宽带低噪声放大器的设计

微波混合集成宽带低噪声放大器的设计

作者：郭香华电子科技大学

学位级别：硕士

微波宽带低噪声放大器是微波/毫米波通信、雷达、电子对抗、微波测量仪器等系统的关键部件,其性能好坏将直接影响整个系统的性能。宽带放大器主要有平衡放大器、负反馈放大器、分布放大器、有损匹配放大器和有源匹配放大器五种。在比... 详细信息

微波宽带低噪声放大器是微波/毫米波通信、雷达、电子对抗、微波测量仪器等系统的关键部件,其性能好坏将直接影响整个系统的性能。宽带放大器主要有平衡放大器、负反馈放大器、分布放大器、有损匹配放大器和有源匹配放大器五种。在比较了这五种放大器电路结构的特点之后,本文最终选用负反馈电路设计2GHz-6GHz宽带低噪声放大器。负反馈放大器具有带宽非常宽、增益响应平坦、输入和输出匹配好、稳定性好、电路尺寸小等优点。 Momentum是ADS的三维平面电磁仿真器,仿真时能够产生精确的EM模型。在设计宽带低噪声放大器的过程中,本文使用ADS原理图和基于矩量法的Momentum的联合仿真。在电路仿真中引入具有物理意义的布局元件来模拟,将版图元件的物理效应纳入考虑,提高仿真的精度和效率。本文的主要内容有: 简述了微波宽带低噪声放大器的研究意义,介绍了宽带放大器的发展状况和研究趋势。介绍了低噪声放大器的基本理论和五种常用的设计宽带低噪声放大器的电路结构。详细说明了使用负反馈技术设计2GHz-6GHz宽带低噪声放大器的过程。实测放大器的增益为30.75±1.82dB,输入输出驻波比小于2.124,噪声系数小于3.92dB,输出1dB增益压缩点大于5.35dBm。最后对测试结果进行分析,提出改进放大器噪声性能和提高整体线性度的方案,并给出相应的仿真结果。

关键词：宽带低噪声放大器负反馈混合集成电路 ADS联合仿真

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弹体正侵彻混凝土厚靶的运动规律理论研究

北京理工大学学报 2011年第3期31卷 269-271,293页

作者：郭香华张庆明何远航北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究弹体正侵彻混凝土厚靶的运动规律,分别用修正的Mohr-Coulomb破坏准则和Gruneisen状态方程描述高速侵彻下混凝土材料的屈服行为和弹体材料的体积变形,并考虑弹体材料的侵蚀效应,建立了弹体正侵彻半无限混凝土靶的运动方程和混凝土... 详细信息

为研究弹体正侵彻混凝土厚靶的运动规律,分别用修正的Mohr-Coulomb破坏准则和Gruneisen状态方程描述高速侵彻下混凝土材料的屈服行为和弹体材料的体积变形,并考虑弹体材料的侵蚀效应,建立了弹体正侵彻半无限混凝土靶的运动方程和混凝土响应描述方程.理论模型的数值解表明,当着靶速度较高时,混凝土的破坏特性和弹体的可压缩性对侵彻效果有较显著的影响.所发展的理论模型能够较好地预测高速弹丸的侵彻特性.

关键词：正侵彻 Mohr-Coulomb破坏准则 Gruneisen状态方程

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混凝土厚靶在弹体正侵彻下的响应研究

北京理工大学学报 2011年第7期31卷 765-767页

作者：郭香华张庆明何远航北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

在内爆理论及考虑弹体体积变形和侵蚀效应的运动方程基础上,考虑质量守恒、动量守恒及能量转换关系,建立了描述混凝土厚靶在高速弹体正侵彻下的响应区理论模型.理论模型的数值解表明,混凝土和弹体的动力学特性对正侵彻作用下混凝土的响... 详细信息

在内爆理论及考虑弹体体积变形和侵蚀效应的运动方程基础上,考虑质量守恒、动量守恒及能量转换关系,建立了描述混凝土厚靶在高速弹体正侵彻下的响应区理论模型.理论模型的数值解表明,混凝土和弹体的动力学特性对正侵彻作用下混凝土的响应有显著影响.在侵彻速度较高时,有些响应区消失,而破碎区和破裂区随侵彻速度增加而迅速增大.

关键词：正侵彻内爆理论破坏区脆性断裂

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聚脲涂覆钢板在爆炸载荷作用下的动态响应

高压物理学报 2019年第2期33卷 84-91页

作者：王殿玺郭香华张庆明北京理工大学机电学院北京100081

在验证了所用方法有效性的基础上,采用有限元软件LS-DYNA数值模拟了等面密度聚脲涂覆钢板结构及单一钢板在空爆下的动态响应,分析了聚脲涂覆位置对其抗爆性的影响;在此基础上,通过量纲分析的方法讨论了爆心距、炸药质量、涂覆聚脲厚度... 详细信息

在验证了所用方法有效性的基础上,采用有限元软件LS-DYNA数值模拟了等面密度聚脲涂覆钢板结构及单一钢板在空爆下的动态响应,分析了聚脲涂覆位置对其抗爆性的影响;在此基础上,通过量纲分析的方法讨论了爆心距、炸药质量、涂覆聚脲厚度对钢板变形的影响规律。结果表明,聚脲涂覆在钢板上的位置影响其抗爆性能。其他变量一定的情况下,钢板中心最大位移随爆心距的增加近似呈指数递减趋势;改变炸药质量时,钢板中心最大位移随炸药质量的增加近似呈线性递增趋势;改变涂覆聚脲厚度时,钢板中心最大位移随涂层厚度的增加近似呈线性递减趋势。

关键词：聚脲涂覆钢板量纲分析位移爆炸荷载抗爆性能

冲击波在泡沫铝复合结构中的衰减特性理论分析

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兵工学报 2014年第S2期35卷 322-327页

作者：钟云岭郭香华张庆明北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

泡沫铝材料具有良好的减震和吸能的特性,但由于其材料强度较低,经常用做多层吸能结构的夹层以降低爆炸载荷对结构的破坏。为考查泡沫铝材料对爆炸冲击波的衰减效果,运用一维冲击波理论,并考虑冲击波在压缩泡沫铝材料过程中的能量损耗,... 详细信息

泡沫铝材料具有良好的减震和吸能的特性,但由于其材料强度较低,经常用做多层吸能结构的夹层以降低爆炸载荷对结构的破坏。为考查泡沫铝材料对爆炸冲击波的衰减效果,运用一维冲击波理论,并考虑冲击波在压缩泡沫铝材料过程中的能量损耗,分析了冲击波在泡沫铝材料中的衰减特性。同时通过计算实例,给出了泡沫铝对冲击波衰减的计算步骤,并分析了冲击波衰减的影响因素。

关键词：爆炸力学冲击波泡沫铝衰减传播规律

动能块超高速碰撞多层防护结构的毁伤特性数值模拟

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高压物理学报 2022年第4期36卷 153-163页

作者：杨玉好郭香华张庆明北京理工大学机电学院北京100081

基于有限元-光滑粒子流体动力学(FEM-SPH)自适应算法,采用有限元软件LS-DYNA对动能块超高速碰撞多层防护结构的毁伤特性进行了数值模拟,并结合量纲分析方法,分析了动能块的质量和撞击速度对多层防护结构穿孔特性的影响。结果表明:保持... 详细信息

基于有限元-光滑粒子流体动力学(FEM-SPH)自适应算法,采用有限元软件LS-DYNA对动能块超高速碰撞多层防护结构的毁伤特性进行了数值模拟,并结合量纲分析方法,分析了动能块的质量和撞击速度对多层防护结构穿孔特性的影响。结果表明:保持其他参数不变,在所研究的质量和撞击速度范围内,所有的动能块均可以穿透全部17层铝合金板,并在靶后形成碎片云,在撞击过程中动能块和铝合金板内部出现层裂现象;第1层铝合金板的穿孔直径随着动能块质量的增大近似呈幂函数增大,拟合误差在5%以内;第2层铝合金板的穿孔直径随着撞击速度的提升也呈幂函数增大,拟合误差在10%以内;碎片云的头部速度随着撞击速度的提升近似呈线性增大。研究结果可为后期分析靶后碎片云的质量与速度分布、建立冲击载荷模型奠定基础。

关键词：多层防护结构超高速碰撞量纲分析穿孔特性碎片云层裂

双层复合材料爆炸圆筒内爆载荷作用变形特征数值模拟

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兵工学报 2020年第S02期41卷 189-199页

作者：王尧鑫龙仁荣张庆明董奇郭香华北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621000

为研究内爆载荷作用下双层复合材料爆炸圆筒的变形与内外层相互作用的规律,将多层缠绕纤维复合材料等效成一层材料,并将内爆载荷通过载荷曲线的形式施加,提出一个简化的数值计算模型。在模型校核的基础上,利用LS-DYNA软件对同一双层圆... 详细信息

为研究内爆载荷作用下双层复合材料爆炸圆筒的变形与内外层相互作用的规律,将多层缠绕纤维复合材料等效成一层材料,并将内爆载荷通过载荷曲线的形式施加,提出一个简化的数值计算模型。在模型校核的基础上,利用LS-DYNA软件对同一双层圆筒、不同药量下以及不同内外层厚度比例圆筒在内爆载荷下的变形特征进行分析。结果表明:双层爆炸圆筒壳体在小药量炸药爆炸作用下以弹性呼吸振动为主,随药量增加,金属内衬与外层复合材料会发生分离,外层复合材料在振动过程中会强烈压缩金属内衬,内衬会发生不规则变形,在大药量条件下内衬会被压溃而失去承载能力;相同壳体面密度条件下,过薄的金属内衬在外层复合材料强作用下会过早被压溃,从而失去承载能力,过厚的金属会使得壳体的环向形变增大。研究结果可为双层复合材料爆炸圆筒的设计提供数据参考。

关键词：复合材料爆炸圆筒爆炸载荷双层壳体变形与破坏

钨合金杆在线型聚能射流作用下变形断裂的机制及其特性

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兵工学报 2020年第S02期41卷 135-143页

作者：刘岩龙仁荣张庆明郭香华刘瀚陈利北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究钨合金杆在线型聚能射流作用下变形断裂的机制及其特性,通过静态实验研究自由状态下钨合金杆在线型聚能射流作用下的变形断裂特征。在验证模型的基础上利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟线型聚能射流对静态钨合金杆和以不同角度对运动钨... 详细信息

为研究钨合金杆在线型聚能射流作用下变形断裂的机制及其特性,通过静态实验研究自由状态下钨合金杆在线型聚能射流作用下的变形断裂特征。在验证模型的基础上利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟线型聚能射流对静态钨合金杆和以不同角度对运动钨合金杆的作用过程,分析其断裂特征及断裂机理。结果表明:在线型聚能射流冲击下,静态和运动钨合金杆均断裂成几截,钨合金杆的断裂不是由于射流的侵彻作用,断裂的主要机制是钨合金杆在线型射流的冲击作用下变形引起的拉伸和剪切失效引起的断裂;断裂位置和断裂截数与线型聚能射流和运动钨合金杆之间的夹角有关。研究结果可为拦截长杆弹的新型反应装甲设计提供数据参考。

关键词：钨合金杆线型聚能射流数值模拟变形断裂

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空爆载荷作用下固支弹塑性圆板的动力学模型

高压物理学报 2022年第5期36卷 101-114页

作者：吴迪米国郭香华张庆明北京理工大学机电学院北京100081

基于等效单自由度模型理论,考虑变形过程中弯矩和膜力的联合承载,建立了空中近爆作用下固支弹塑性圆板的动力学模型,实现了圆板加载和卸载的全过程描述。基于文献中的试验工况建立有限元模型,利用有限元数值模拟对空爆作用下固支圆板的... 详细信息

基于等效单自由度模型理论,考虑变形过程中弯矩和膜力的联合承载,建立了空中近爆作用下固支弹塑性圆板的动力学模型,实现了圆板加载和卸载的全过程描述。基于文献中的试验工况建立有限元模型,利用有限元数值模拟对空爆作用下固支圆板的动态响应进行分析,并将动力学模型计算结果与试验结果及有限元数值模拟结果进行对比,验证了动力学模型计算结果的准确性。结果表明,理论计算结果与试验结果及数值模拟结果吻合较好,建立的动力学模型可以应用于固支圆板在空中近爆载荷作用下的大变形预测,为结构抗爆提供技术支持。

关键词：单自由度模型弹塑性响应空爆载荷膜力 LS-DYNA