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毫米波交叉馈电阵列天线波束切换技术研究

毫米波交叉馈电阵列天线波束切换技术研究

作者：陈沁文中北大学

学位级别：硕士

随着微波低频段可用频谱资源越来越少,毫米波频段因具有频谱资源丰富、干扰较小和带宽较宽的优势被广泛研究。天线是通信系统中发射信号和接收信号的必要部件,毫米波的视距传输特性对天线在增益、副瓣和波束控制能力方面有新的需求。传... 详细信息

随着微波低频段可用频谱资源越来越少,毫米波频段因具有频谱资源丰富、干扰较小和带宽较宽的优势被广泛研究。天线是通信系统中发射信号和接收信号的必要部件,毫米波的视距传输特性对天线在增益、副瓣和波束控制能力方面有新的需求。传统相控阵技术天线馈电部分庞大且复杂,造成天线系统自由度较低、成本较高。波束切换技术可实现传统相控阵天线的波束转向功能,使具有波束控制能力的低成本天线设计成为可能。本文将波束可切换共形阵列天线应用在5G毫米波频段内,通过加载选路网络实现波束切换控制,可实现阵列天线H面全向辐射,该研究对提高短距通信吞吐量和实现复杂网络环境无线覆盖具有深远的意义。本论文具体的工作内容如下:1.毫米波交叉馈电直线阵列天线设计。利用贴片反相方式设计了交叉馈电结构,结合泰勒综合法设计了直线阵天线,天线副瓣为-24.21 d B,增益为16.59 d Bi。将三种不同馈电方式的直线阵列天线性能进行了对比,交叉馈电方式泰勒直线阵列天线同时具备最大带宽和最低副瓣电平。此外,通过微扰结构加载拓宽了毫米波交叉馈电直线阵列天线的带宽,在保持低副瓣电平特性的基础上把400 MHz带宽拓宽至1 GHz。2.毫米波交叉馈电阵列天线波束切换设计与分析。根据波束切换原理提出了基于圆柱载体表面实现波束切换的设计方案,该方案结合射频半导体开关实现波束控制。采用天线全向覆盖归一化性能指标确定了天线布局,并通过研究交叉馈电直线阵列在小半径圆柱上的共形性能设计了H面可全向覆盖的5*8小型化阵列天线。五组直线阵列天线沿20 mm半径圆柱等间距排布,组阵方向与圆柱母线平行,每次只有一组天线被单独激发。波束切换天线各端口隔离度小于-40 d B,E面呈现高精度辐射特性,半功率波束宽度（HPBW）小于13.11°,H面HPBW大于73.8°,天线增益高达16.23 d Bi。3.毫米波交叉馈电波束切换天线切换控制电路搭建。基于射频半导体开关（Radio Frequency Semiconductor Switch,RFSS）芯片ADRF5027和ADRF5045搭建了波束切换电路。通过RFSS选路开关控制阵列天线,实现了天线等角全向波束切换。采用射频切换电路和天线的集成PCB来缩小天线切换系统体积。最后,通过在微波暗室空间辐射特性测试验证圆柱共形阵列天线宽波束切换设计的正确性。圆柱共形阵列波束切换技术的建立能有效拓宽波束切换天线切换范围,也为共形天线提供了广泛的应用前景。

关键词： 5G毫米波圆柱共形阵列天线交叉馈电波束切换射频半导体开关

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基于碳酸钙标记的水泥基材料裂缝自修复表征

材料导报 2021年第14期35卷 14045-14051页

作者：陈沁文苏依林李敏钱春香东南大学材料科学与工程学院南京211189 东南大学绿色建筑材料研究中心南京211189 东南大学中国建材行业微生物技术重点实验室南京211189

为表征微生物自修复水泥基材料裂缝修复深度,提出两种微生物矿化产物碳酸钙的标记方法。一是吸附Cu^(2+)法,通过生物碳酸钙吸附Cu^(2+)在其表面形成碱式碳酸铜进行标记;二是掺杂Eu^(3+)法,通过在生物碳酸钙中掺杂Eu^(3+)形成具有发光性... 详细信息

为表征微生物自修复水泥基材料裂缝修复深度,提出两种微生物矿化产物碳酸钙的标记方法。一是吸附Cu^(2+)法,通过生物碳酸钙吸附Cu^(2+)在其表面形成碱式碳酸铜进行标记;二是掺杂Eu^(3+)法,通过在生物碳酸钙中掺杂Eu^(3+)形成具有发光性能的CaCO_(3)∶Eu^(3+)进行标记。采用XRD对溶液和水泥基材料中标记前后的生物碳酸钙进行分析,再利用荧光激发和发射光谱对溶液和水泥基材料中掺杂Eu^(3+)的生物碳酸钙进行分析,采用X射线计算机断层成像技术(X-CT)对两种方法标记后的水泥基材料进行表征。结果表明:在Cu^(2+)浓度为12.5 mg/mL,温度为25℃,吸附3 h的条件下,吸附Cu^(2+)标记生物碳酸钙效果最好;在Eu^(3+)掺量为2%,温度为45℃,掺杂48 h的条件下,掺杂Eu^(3+)标记生物碳酸钙效果最好。两种方法对微生物自修复水泥基材料修复深度的评价结果均为3 mm,与热重分析检测结果趋于一致。吸附Cu^(2+)和掺杂Eu^(3+)的方式均能够标定修复产物,且能准确地表征水泥基材料的修复深度。

关键词：生物碳酸钙修复产物标定离子掺杂水泥基材料裂缝表征

水泥基材料中微生物及其矿化碳酸钙的表征研究

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水泥基材料中微生物及其矿化碳酸钙的表征研究

作者：陈沁文东南大学

学位级别：硕士

由于水泥基材料存在脆性较大、抗拉强度低、早期易收缩等缺点,服役期间易在构筑物表面或内部产生微裂缝,影响水泥基材料使用寿命。微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术绿色环保,且能生成与混凝土基体相容性良好的矿化碳酸钙,受到国内外诸多... 详细信息

由于水泥基材料存在脆性较大、抗拉强度低、早期易收缩等缺点,服役期间易在构筑物表面或内部产生微裂缝,影响水泥基材料使用寿命。微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术绿色环保,且能生成与混凝土基体相容性良好的矿化碳酸钙,受到国内外诸多学者的关注。现阶段,对于水泥基材料中微生物的分布、存活比例没有较为准确的表征方法,无法判断不同龄期水泥基材料中微生物的存活状况。对于水泥基材料中微生物矿化碳酸钙的标记表征大多数均停留在宏观表面,在对矿化产物内部分布研究的过程中,通过X射线计算机断层扫描法(X-CT)虽然能够观测到矿化产物,但由于矿化产物与基体物质密度区别不大,X-CT对微生物自修复混凝土中微生物矿化产物的分布无法清晰识别,导致微生物自修复水泥基材料的修复效果和修复深度难以观测。因此,关于水泥基材料中微生物及其矿化碳酸钙的表征方法的研究对于提升微生物水泥基材料修复效果和优化微生物固载方式具有指导意义。本论文主要研究了一种水泥基材料中微生物的提取方法,探究了提取工艺对微生物提取率的影响。探究了微生物染色方法、存活状态观察方法和微生物数量测量方法。研究了表征矿化碳酸钙的方法,吸附Cu法和掺杂Eu法。从反应时间、温度和初始Cu浓度/Eu掺量等因素进行方法条件的优化,利用XRD、XRF、TG、SEM、EDS、TEM、X-CT、荧光光谱等方法分析表征前后产物性质,结合吸附热力学和动力学分析吸附机理,杂化轨道理论和晶化相变理论分析掺杂机理,探究不同生成方式的碳酸钙和营养物质对表征方法的影响,得到的主要研究成果如下:(1)提出了水泥基材料中微生物的提取和分析方法。采用机械法破碎水泥基材料,研磨过200目筛,加入含有生理盐水和营养物质的提取液,采取浸泡24h、更换3次提取液、80k Hz超声5min、45℃的方式提取,用4层滤纸过滤,获得较高的微生物提取率,约为72%。用PI/FDA复染提取的微生物,当染色时间5min～30min,染色温度在30℃～45℃,p H处于偏碱性,染料浓度处于1mg/m L～5mg/m L时,染色的效果较好。结合倒置荧光显微镜和流式细胞仪设置“十字门”区分细胞存活状态和数量比例。(2)研发出矿化产物碳酸钙的Cu吸附呈蓝绿色的直接观察分析法。在Cu初始浓度12.5mg/m L,温度25℃,吸附时间8h时,吸附Cu法表征效果最优。在碳酸钙吸附Cu的过程中,生物碳酸钙的吸附量相较于化学碳酸钙更多,营养物质的添加对吸附量影响不大。生物碳酸钙吸附Cu的过程符合Langmuir模型,最大吸附量为108.60mg/g,吸附过程可采用准二级动力学方程描述,碳酸钙对Cu的吸附速率除了物理吸附,还与表面活性位点和Cu表面沉淀反应有关。(3)发明了矿化产物碳酸钙的Eu掺杂标记结合X-CT的定性分析方法。在Eu掺量2%,温度45℃,掺杂时间48h时,掺杂Eu法表征效果最优。在碳酸钙掺杂Eu的过程中,生物碳酸钙的掺杂量相较于化学碳酸钙更多,营养物质的添加对掺杂量影响不大。Eu对矿化微生物数量、活性无显著影响。运用杂化轨道理论和晶化过程的相变理论,分析了Eu的成键能力、晶格畸变生长速率,进一步从理论上论证了Eu掺入到碳酸钙晶格中的可行性。Eu掺杂后,碳酸钙在X-CT下可更清晰被观察。(4)研究表明,微生物在水泥基材料中,早龄期活细胞数量降低迅速,后期较为平缓;以裂缝区矿化碳酸钙的热重分析结果为参比,Cu吸附显色的直接观察法和Eu掺杂的X-CT分析法对裂缝区矿化产物分布、修复深度的测量具有较好的准确性。

关键词：微生物表征生物碳酸钙表征吸附反应离子掺杂 X-CT技术

导热胶黏剂的研究进展及其在LED封装的应用

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橡塑技术与装备 2017年第14期43卷 45-48页

作者：陈沁文南京林业大学理学院江苏南京210037

导热胶黏剂由于具有良好的导热能力和力学性质,被广泛运用于各个领域电子封装。大功率LED器件的散热基板与基座之间的接触热阻会阻碍其芯片PN结与散热基板之间的热传导,进而影响电子器件的光、色、电性能及寿命。导热胶黏剂用于填充材... 详细信息

导热胶黏剂由于具有良好的导热能力和力学性质,被广泛运用于各个领域电子封装。大功率LED器件的散热基板与基座之间的接触热阻会阻碍其芯片PN结与散热基板之间的热传导,进而影响电子器件的光、色、电性能及寿命。导热胶黏剂用于填充材料界面间接合时的空隙,起到了减小接触热阻,降低PN结温度的作用。本文综述导热胶黏剂的导热理论,介绍绝缘与非绝缘导热胶黏剂的研究现状,对影响胶黏剂导热的因素和改善途径做出分析,概述了导热胶黏剂在LED封装时的应用,最后对导热胶黏剂的发展前景做出展望。

关键词：导热胶黏剂导热填料 LED封装

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一种寄生阵列宽带圆极化天线的设计

压电与声光 2023年第1期45卷 130-133,138页

作者：陆畅陈沁文常睿段俊萍张斌珍中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

该文设计了一款C波段单馈寄生阵列的宽带圆极化天线。此天线采用紧邻的双层F4B介质基板,通过在方形驱动贴片上开槽及采用寄生阵列的设计实现了圆极化。对天线结构的设计步骤进行说明,研究了各结构对天线阻抗带宽和轴比带宽的影响,并研... 详细信息

该文设计了一款C波段单馈寄生阵列的宽带圆极化天线。此天线采用紧邻的双层F4B介质基板,通过在方形驱动贴片上开槽及采用寄生阵列的设计实现了圆极化。对天线结构的设计步骤进行说明,研究了各结构对天线阻抗带宽和轴比带宽的影响,并研究了寄生贴片切角长度和驱动贴片上的缝隙宽度对天线轴比和带宽的影响。对天线的圆极化方向图进行了仿真。仿真结果表明,在5.5 GHz时实现了右旋圆极化,最大增益为8.1 dBi。加工并测试了宽带圆极化天线,测试结果与仿真结果基本相符,天线实测的阻抗带宽为1.3 GHz,轴比带宽为1.26 GHz。设计的叠层天线具有结构紧凑,装配简单和轴比带宽大的优点。

关键词：圆极化天线 C波段单馈圆极化寄生阵列叠层天线

乡村振兴背景下花木电商发展路径探析——以沭阳县双荡村为例

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现代营销（下） 2023年第11期 107-109页

作者：马浩杰史妍欣陈沁文南京审计大学金审学院江苏南京210033

本文围绕研究背景、发展规模、经营特色、供销体系、发展潜力五个方面,对江苏省沭阳县双荡村花木电商发展的历程和现状进行研究,分析双荡村花木电商的现状和问题。本文从卖家之间的经营策略及竞争模式、物流系统、平台建设等方面,剖析... 详细信息

本文围绕研究背景、发展规模、经营特色、供销体系、发展潜力五个方面,对江苏省沭阳县双荡村花木电商发展的历程和现状进行研究,分析双荡村花木电商的现状和问题。本文从卖家之间的经营策略及竞争模式、物流系统、平台建设等方面,剖析了双荡村花木电商发展面临的问题。最后,针对双荡村花木电商发展过程中出现的问题,提出相应的对策,为乡村振兴提供助力。

关键词：花木电商产业 “三下乡”

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一种超宽带柔性梯形环分形天线的设计

微纳电子技术 2022年第4期59卷 335-340,355页

作者：陈沁文张斌珍段俊萍邓浩武鑫磊中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

基于分形天线和微电子机械系统(MEMS)工艺,设计了一款超宽带柔性梯形环分形天线,适用于柔性电子设备和可穿戴设备。采用共面波导的方式对天线进行馈电,利用分形结构改变电流路径,使阻抗匹配极大改善,实现了超宽带性能。在最外层梯形环... 详细信息

基于分形天线和微电子机械系统(MEMS)工艺,设计了一款超宽带柔性梯形环分形天线,适用于柔性电子设备和可穿戴设备。采用共面波导的方式对天线进行馈电,利用分形结构改变电流路径,使阻抗匹配极大改善,实现了超宽带性能。在最外层梯形环结构上加载弧形边缘,可以进一步改善天线在2.7~14.1 GHz频段内的回波损耗。天线以柔性材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为介质基板,采用MEMS工艺加工,金属部分两次溅射成型,具有精度高和超宽带性能稳定的特点。制作的天线相对带宽可达157.2%(2.36~19.7 GHz),在共形于20 mm半径的圆柱后,天线最低工作频率向右偏移460 MHz,但仍具有稳定的超宽带特性。在天线的工作频率内,柔性梯形环天线的辐射方向图稳定,测试结果与仿真结果一致性较好。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 柔性材料分形天线超宽带天线可穿戴设备

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基于专利数据的矿山环保装备产业发展研究

基于专利数据的矿山环保装备产业发展研究

作者：陈沁景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

矿山生态环境问题一直是矿业发展的一个重要的前沿研究问题与实践问题。以往研究主要聚焦在节能减排、废水处理、固体废弃物综合利用、土壤修复与环境监测技术方面的研究。论文以矿山环保装备产业为研究对象,从全球与中国矿山环保装备... 详细信息

矿山生态环境问题一直是矿业发展的一个重要的前沿研究问题与实践问题。以往研究主要聚焦在节能减排、废水处理、固体废弃物综合利用、土壤修复与环境监测技术方面的研究。论文以矿山环保装备产业为研究对象,从全球与中国矿山环保装备产业专利分析、重点技术分支分析、重点创新主体分析以及高价值专利综合评价四个方面,深入地分析全球矿山环保装备产业的专利现状和特征,揭示中国矿山环保装备产业的优势和不足,以及与其他国家的差距和竞争态势,以期为该产业的发展提供有益的参考和建议。论文使用Excel、Gephi、SPSS 26等软件,结合对比分析法、社会网络分析法、因子分析法进行专利数据分析。研究数据来源于inco Pat科技创新情报平台,采用分总式检索法构建检索式,初步检索后,再通过数据清洗、数据标准化处理、数据标引等步骤完成数据收集。最后针对我国矿山环保装备产业的现状和问题,以及与其他国家的差距和竞争态势,提出相应的建议。主要结论如下:中国是全球矿山环保装备产业的最大专利申请来源国,但与其他国家的技术合作和国外布局有待加强;中国的高校在该产业的基础研究能力较强,但产业化和商业化的转化能力较弱,创新活力缺乏多样化;中国在节能减排领域的技术创新较为突出,但在固体废弃物综合利用和土壤修复等领域还存在较大的发展空间;中国的发明专利占比远低于全球平均水平,但有效发明授权专利的价值处于全球较高水平,中国煤科是该产业的高价值专利领军企业。最后,根据全文结论,提出加强国际合作和技术交流、加快产学研一体化的进程、拓展技术创新的领域和方向、提升专利质量和价值等建议。

关键词：矿山环保装备专利信息分析高价值专利产业分析

诱导取向MXene /NR复合材料的制备及其性能研究

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诱导取向MXene /NR复合材料的制备及其性能研究

作者：陈沁禹军事科学院

学位级别：硕士